[發明專利]一種用于制備滑動軸承的多層金屬材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810854913.8
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN108747229A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 張小立;周健;朱自猛;祖威;薛山
• 申請（專利權）人: 蘇州虎伏新材料科技有限公司;張家港江蘇科技大學產業技術研究院
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K9/04;C22C13/02;C22C9/02
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 潘志淵

本發明涉及一種用于制備滑動軸承的多層金屬材料，該多層金屬材料的表層為錫基合金，其成分如下：4?11%Sb,3?8%Cu,0.1?0.5%Mg,0.1?0.5%Li,余量為Sn;該多層金屬材料的襯背為錫青銅合金，其成分如下：4?8%Sn，0.5?1.5%Ni，0.5?1%P，余量為Cu；該多層金屬材料的中間過渡層為純鎳層。本發明的合金經過連鑄、高溫退火和軋制后屈服強度達到350?400MPa，伸長率在15%左右，并且具有良好的耐腐蝕性能；解決了銅基耐磨材料和錫基減磨材料的冶金結合質量問題，具有較高的疲勞強度；堆焊的純鎳層有效阻止了Sn和Cu相互擴散在結合層形成脆性電子化合物，同時鎳金屬層具有較高的強度和良好的塑性，提高滑動軸承的使用壽命。

技術領域

本發明屬于機械滑動軸承的技術領域，尤其涉及一種用于制備多層金屬材料及其制備方法。

背景技術

隨著我國制造業的高速發展以及城市化的快速推進，作為“通用機械”的壓縮機在金、石油化工、天然氣輸送、其他工業生產及大型商用所需動力等部門，如動力部門中燃氣輪機組、工業生產中所需壓縮空氣動力設備、制冷和氣體分離工業設備、化工中的高壓聚合和石油加氫精制以及氣體輸送等氣體加壓設備。隨著制造業和國防工業的技術要求日益提高，具有高速度、高壓力、大流量以及大功率的高性能壓縮機是主要發展方向。

滑動軸承是保證機械傳動結構長期高效運轉的關鍵性零件，離心壓縮機對軸承要求安全可靠、運行穩定、抗震性好、使用壽命長。離心壓縮機上的滑動軸承采用可傾瓦和止推瓦形式軸承。大部分都采用低碳鋼作為襯背材料，通過鍍錫并采用澆鑄的方法形成一層巴氏合金層，精加工后獲得所需形狀的軸瓦或瓦塊。隨著離心壓縮機高速度、高負荷的技術要求，目前轉速在10000rpm以上的采用40CrNiMo作為襯背材料，通過同樣的澆鑄工藝制備所需要的可傾瓦和止推瓦瓦塊，這種制備工藝脫瓦率高、復層金屬接合強度低、易出現鑄造缺陷等。還有一些離心水(油)泵設備上止推瓦為了提高軸承耐腐性性、耐磨性和使用壽命，采用錫磷巴氏作為襯背材料澆鑄一層巴氏合金來制備止推瓦，除了上述鑄造缺陷外，結合層會析出CuSn3脆性相，結合層的疲勞強度急劇下降，降低軸瓦使用壽命。

針對鑄造工藝制備瓦塊的缺點，提高生產效率，近些年來在生產中采用TIG焊或MIG焊工藝在襯背材料上堆焊一層巴氏合金耐磨層，制備雙金屬軸瓦瓦塊。由于襯背材料40CrNiMo的較高淬透性，焊接過程中會在結合層附近產生淬硬層，加劇了材料性能的不均勻性，降低了軸瓦的疲勞壽命；而襯背材料為錫磷巴氏時，不僅結合層析出大量的CuSn3脆性相，使用過程中常常發生耐磨層脫落，大大降低了軸瓦使用壽命，同時會在耐磨層生成大量的粗大針狀Cu6Sn5化合物，大大提高耐磨層硬度，不利用減磨作用。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種用于制備多層金屬材料及其制備方法，應于高轉速、高負荷的離心壓縮機所需要的多層復合的銅基軸瓦材料，用于制備徑向可傾瓦和止推瓦等類型的滑動軸瓦，這種銅基軸瓦相對于低合金鋼或低碳鋼為基體的瓦塊，具有較高的強度、良好的導熱性，以及基體材料本身就是良好的耐磨材料，提高壓縮機主軸的安全使用壽命。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于制備滑動軸承的多層金屬材料，該多層金屬材料的表層為錫基合金，其成分如下：4-11%Sb, 3-8%Cu, 0.1-0.5%Mg, 0.1-0.5%Li,余量為Sn;該多層金屬材料的襯背為錫青銅合金，其成分如下：4-8%Sn，0.5-1.5%Ni，0.5-1%P，余量為Cu；該多層金屬材料的中間過渡層為純鎳層。

優選的，所述鎳層的厚度為0.1-0.5mm。

一種用于制備滑動軸承的多層金屬材料的制備方法，包括如下步驟：

（一）將襯背材料機加工到要求尺寸后除油脂烘干，用純鎳焊絲對錫青合金表面進行MIG堆焊，機加工后得到1-2mm的純鎳層，其中純鎳焊絲MIG堆焊的加工條件為：電流120-160A，電壓為19-25V，焊接速度為50-90cm/min；