[其他]一種纖維增強巴氏合金及制造方法

無效

• 申請號: 86105731
• 申請日: 1986-07-22
• 公開（公告）號: CN86105731A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發明（設計）人: 張治;鐘濤興;郭長海;張燕來
• 申請（專利權）人: 北京工業學院
• 主分類號: C22C1/09
• 分類號: C22C1/09;F16C33/28
• 代理公司: 北京工業大學專利代理事務所
• 代理人: 張慧,樓艮基

本發明提供了一種纖維增強巴氏合金及制造方法，這種材料可用來制成一種高強度的新型軸瓦，使用在軸承等零件上。

纖維增強金屬材料是近期發展起來的新型材料，其中碳纖維增強鋁基復合材料發展尤為突出，并已獲得多項專利。碳纖維增強銅合金的研究工作也已普遍開展起來，日本昭59-65617號專利中，還公開了一種鋁纖維增強錫基巴氏合金材料。

這些材料的制造方法，有如日本昭58-204140號專利所公開的，制造碳纖維增強銅-錫合金材料的擴散法，該方法要點是將鍍有銅和錫的碳纖維在高溫上加壓6小時，使銅、錫互擴散得到固溶體的金屬基體，擴散法的主要不足之處是工藝時間較長。另一日本昭59-065617號專利公開了制造鋁纖維增強錫基巴氏合金軸承材料的液態浸漬法。其方法是將鋁纖維束浸入錫基巴氏合金溶液中進行連續的含浸處理，然后將含浸處理后錫仍呈熔融態的復合絲，以一定的繞卷張力繞在具有一定直徑和長度的鐵芯上，一邊拉緊，一邊繞卷。交叉成螺旋形進行多層繞卷成形，錫凝固后，將卷成形的鋁纖維增強錫基巴氏合金園筒降溫到適當溫度進行脫型。這種制造方法與擴散法相比。雖然制造工藝時間大為減少，但是基本保留了液態浸漬法工藝中制造復合絲的步驟，無法克服復合絲表面氧化層對最終復合材料的不良影響。

此外，錫基巴氏合金耐磨材料，用鋁纖維作其增強纖維與用碳纖維作其增強纖維相比較，前者工藝簡單并易于實現。這是因為碳纖維與錫基合金復合必須解決兩者的浸潤問題，而鋁本身和錫基合金有很好的浸潤性，用液態浸漬法能很順利地使兩者結合牢固。但從性能來分析，碳纖維不僅有增強作用，本身還是固體潤滑劑，無疑對減少磨損是有利的，所以作為耐磨材料，用碳纖維增強效果比用鋁纖維增強效果更好些。

本發明的目的就是要解決上述問題，選擇一種在室溫和高溫下都具有較高的抗拉強度，具有較好的耐磨性的新型軸瓦復合材料，并提供這種材料的制造方法。

本發明選擇了碳纖維增強錫基巴氏合金。其中錫基巴氏合金的成份：Cu????6～30%;Sb????4～12%;其余為Sn。

為克服液態浸漬法中復合絲氧化層的不良影響，本發明的制造方法取消了液態浸漬法工藝過程先作復合絲的步驟，而是在浸入錫基巴氏合金溶液之前先作成碳纖維帶。其制作步驟如下：將若干束鍍銅碳纖維纏繞成帶狀條，然后把碳纖維帶浸入錫基巴氏合金溶液中制得復合帶，最后將錫仍呈熔融狀態的碳纖維增強錫基巴氏合金復合帶壓在模具上，制成軸瓦毛坯。這種軸瓦毛坯，可熱壓在鋼背上制成軸承毛坯，加工后作成軸承。為了解決碳纖維和錫基合金的不浸潤問題，碳纖維表面均勻地鍍上一層銅，因此碳纖維浸入時間過長或合金熔液溫度過高，都會使碳纖維表面已鍍上的銅層熔化失去浸潤性，為此本發明將錫基巴氏合金的熔液溫度控制在280℃～320℃，浸入時間為1～4秒。

本發明的復合材料制造方法基本上克服了液態浸漬法中復合絲氧化層的影響，所制得的碳纖維增強錫基巴氏合金的軸瓦材料，具有較高的室溫強度和高溫強度，耐磨性提高一倍以上。

附圖說明：

附圖1：磨損方式示意圖。

圖1中：1為鋼輪;2為試樣;3為施力方向;4為磨損量。

實施例：把碳纖維用丙酮清洗2～3小時，取出后待丙酮揮發后，將碳纖維束鍍銅（化學鍍或電鍍或離子鍍）的全工藝過程，爾后將經鍍銅后的碳纖維束認真清洗，干后在其表面均勻地涂上一層濃度為25%的氯化鋅水溶液，再將碳纖維束纏繞成34毫米寬的帶狀條，把帶狀條浸入溫度為310℃的錫基巴氏合金熔液中，獲得一條帶狀的碳纖維增強錫基巴氏合金的復合帶。錫基巴氏合金的成份為：Cu????8%;Sb????10%;其余為Sn，浸入時間為2～3秒。在復合帶上的液體未凝固時，立即將其壓在半園形的凸模上制成復合材料的軸瓦毛坯。將此軸瓦毛坯再熱壓在鋼背上即成軸承毛坯，加工制成軸承。

熱壓工藝為：在245℃～250℃時，用1噸壓力保溫加壓20分鐘;待溫度降到220℃時，升壓到25噸;200℃時卸壓起模。

磨損試驗結果：在M-200型磨損試驗機上的無潤滑磨損試驗結果列于表1中。表中數據表明：在兩種復合比條件下，碳纖維增強錫基巴氏合金材料在經過10000轉后的磨損量平均值，均小于無纖維的錫基巴氏合金材料在經過5000轉后磨損量的平均值。磨損試驗的條件是：磨損方式如圖1所示，磨件為鋼輪，加載荷為5kg，鋼輪轉數為200轉/分。

表1、耐磨性能試驗結果