一种提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的方法

摘要

本发明公开了一种铜铅合金粉末，所述的铜铅合金粉末的粒度组成是：-100目～+150目的粉末含量为0～0.2％；-150目～+250目的粉末含量为15～18％；-250目～+325目的粉末含量为32～35％；-325目～+400目的粉末含量为20～24％；-400目的粉末含量为22.8～33％，以上百分比均为重量百分比。本发明还公开了一种提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的方法。本发明的方法可以提高粉末烧结铜铅合金滑动轴承材料的合金组织的金相等级，特别是提高铜合粉末烧结在低碳优质碳素钢材料表面的合金组织的金相等级，填补了高综合机械性能铜铅合金双金属轴承材料生产的空白。

说明书

技术领域

本发明具体的涉及一种提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的方 法及一种铜铅合金粉末。

背景技术

随着汽车科技的进步，对汽车轴承材料特别是对用于大功率、高载荷的 发动机使用的铜合金轴承材料，提出了更高的要求，例如，要具有高强度， 能满足大功率和特大功率发动机的要求，还要求轴承材料能适应不同的环境 和工况下工作，具有抗应力腐蚀和化学腐蚀的能力。到目前为止，大功率发 动机普遍使用的轴承材料是铅青铜合金轴承材料，这类轴承材料含有 5％-40％的铅。由于铅不固容于铜，也不与铜发生合金化，仅作为减磨相独 立存在，破坏了铜合金基体的连续性，铅元素在铜铅合金中分布的均匀性决 定了铜合金的机械承载能力。因此具有高等级的铜铅合金金相组织是提高铜 合金机械承载能力的主要因素，高等级的铜铅合金具有较低的摩擦系数，可 减少发生摩擦咬合而造成的事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中大功率、高载荷的发 动机使用的铜铅合金轴承材料强度不高、机械承载能力差的缺陷，而提供了 一种铜铅合金粉末，以及一种提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的 方法。本发明的方法可以提高粉末烧结铜铅合金滑动轴承材料的合金组织的 金相等级，特别是提高铜合粉末烧结在低碳优质碳素钢材料表面的合金组织 的金相等级，填补了高综合机械性能铜铅合金双金属轴承材料生产的空白。

因此，本发明涉及一种铜铅合金粉末，其中，所述的铜铅合金粉末的粒 度组成是：-100目～+150目的粉末含量为0～0.2％；-150目～+250目的粉末含 量为15～18％；-250目～+325目的粉末含量为32～35％；-325目～+400目的粉 末含量为20～24％；-400目的粉末含量为22.8～33％，以上百分比均为重量百 分比。

其中，所述的铜铅合金粉末可通过本领域此类粉末的常规制备方法制 得，本发明特别优选通过水雾化或气雾化制粒方法制得。其中，所述的水雾 化或气雾化制粒方法所采用的步骤和条件，均可为本领域水雾化或气雾化制 粒方法中常用的步骤和条件。所述的铜铅合金粉末较佳的为球状或椭球状。

本发明中，所述的铜铅合金粉末的化学成分及相应含量均可为本领域铜 铅合金粉末中常规的成分及含量。本发明的铜铅合金粉末特别优选下述化学 成分和含量：铅20～26％，锡1～2％，锌0～1％，铜70.5～79％，其它杂质 含量总和不超过0.5％，以上各百分比均为重量百分比。

本发明进一步涉及一种提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的 方法，其包含下列步骤：

(1)用铺粉装置，在经过预处理的碳素钢材料上，均匀地铺满上述铜铅 合金粉末；

(2)在还原性保护气氛下，在烧结炉中进行烧结，烧结温度760～870℃， 烧结时间10～80分钟；

(3)初轧校平：把初次烧结后的材料在冷轧机上进行冷轧，轧制至按工 艺要求设计的预先设定的厚度；

(4)在还原性保护气氛下，在烧结炉中再次进行烧结，烧结温度为850～ 960℃，时间为15～80分钟；

(5)精轧校平：经过再次烧结后的材料再次在冷轧机上进行精轧，轧制 至按工艺要求设计的预先设定的厚度。

步骤(1)中，所述的铺粉装置可为自动铺粉机。所述的碳素钢材料较 佳的为低碳优质碳素钢钢板，所述的低碳优质碳素钢的碳含量较佳的小于或 等于0.25％。

步骤(2)或步骤(4)中，所述的还原性保护气氛较佳的为氢气、氨分 解气或者氢气和氮气的混合气保护气氛，所述的氢气和氮气的混合气保护气 氛中，氢气和氮气的混合体积比例较佳的为氢气∶氮气为5％～95％∶95％～ 5％。

步骤(2)或(4)中，所述的烧结炉较佳的为网带式连续烧结炉或自动 连续烧结炉。

步骤(3)或(5)中，较佳的将轧制精度控制在±0.01mm。

在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本 发明各较佳实例。

本发明所用原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的提高铜铅合金粉末烧结的铜铅合金金相组织的方法，可以提高 粉末烧结铜铅合金滑动轴承材料的合金组织的金相等级，能够提高铜铅合金 滑动轴承材料的强度和硬度，具有较低的摩擦系数，可减少发生摩损咬合造 成事故。与传统的铅青铜轴承材料相比，采用本发明方法制造的铜铅合金- 钢复合双金属轴承材料，具有更高的强度、更好的润滑性和在严苛负重环境 下的耐磨性。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制 在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照 常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

1.目标生产材料规格为：总厚度2.5×合金宽度120mm，合金厚度为 0.5mm的铜铅合金-钢复合双金属轴承材料板材。

2.钢板准备：选用SPCC牌号的优质碳素钢钢板，将大张的钢板剪 切成设计的2.5×126×625mm，进行除油除锈，改轧至2.0±0.01×126×780mm， 并校平，平面度≤0.5mm。

3.合金粉末准备，采用高压水雾化的方法制取铜铅合金粉末，粉末 的化学成分按重量百分比计，铅23％，锡1.5％，锌0.4％，其它杂质含量总 和不超过0.5％。余量为铜

4.合金粉末准备，采用高压水雾化的方法制取铜铅合金粉末，所述 的铜铅合金粉的颗粒直径符合：-100目～+150目含量为0.2％；-150目～+250 目含量为18％；-250目～+325目含量为35％；-325目～+400目含量为24％。 -400目含量为22.8％。

5.按设计的成品为0.5mm的合金层厚度计，铺粉厚度为0.85mm， 将合金粉末均匀的铺在预处理好的钢板上，并在通有氨分解气还原性保护气 氛的履带式烧结炉中进行烧结，第一次烧结(初烧)温度为850℃。烧结时 间为20分钟，使合金粉末之间，合金粉末和钢板之间有一定的结合强度。

6.初轧校平，把初烧后的材料在冷轧机上进行冷轧，轧制至2.60mm 的厚度，精度控制在±0.01mm。初轧的目的是提高合金的密度。

7.复烧。将初轧好的材料，在880℃的温度下进行再次烧结(复烧)， 烧结时间为20分钟，使合金之间，合金和钢板之间的结合强度进一步提高。

8.精轧及校平。经过复烧后的材料，进行轧制(精轧)，轧制后厚度 为2.50±0.01mm，其目的是进一步提高合金的密度，并所要求的铜铅合金- 钢双金属材料的厚度。

9.成品金相检测结果符合国家GB/T281-1999规定金相的标准1级。

实施例2

目标生产材料规格为：总厚度3.5×合金宽度100mm，合金厚度为0.80 mm，的铜铅合金-钢复合双金属轴承材料板材。

选用St37-2G牌号的优质碳素钢结构钢板，将钢板剪切成宽度106mm 和长度600mm的条料，进行表面除油、除锈，改轧2.70mm的厚度，并校 平。合金粉末准备，采用高压气雾化的方法制取铜铅合金粉末，铜铅合金粉 的颗粒直径符合：-100目～+150目含量为0.0％；-150目～+250目含量为17.4％； -250目～+325目含量为33.5％；-325目～+400目含量为23.2％。-400目含量 为25.9％；粉末的化学成分按重量百分比计，铅24％，锡1.1％，锌0.8％， 其它杂质含量总和不超过0.5％，余量为铜的合金粉末均匀的铺在已处理好 的钢板上，并放在通有还原性保护气氛烧结炉中进行烧结，其余的生产工艺 同实施例1，成品金相检测结果符合国家GB/T281-1999规定金相的标准1 级。

实施例3

目标生产材料规格为：总厚度5.0×合金宽度140mm，合金厚度为 1.5mm，的铜铅-钢复合双金属轴承材料板材。

选用SS400牌号的优质碳素钢结构钢板，将钢板剪切成宽度146mm和 长度650mm的条料，进行表面除油、除锈，改轧至3.50mm厚度，并校平。 合金粉末准备，采用高压气雾化的方法制取铜铅合金粉末，铜铅合金粉的颗 粒直径符合：-100目～+150目含量为0.1％；-150目～+250目含量为17.8％； -250目～+325目含量为33.1％；-325目～+400目含量为23.5％。-400目含量 为25.5％；粉末的化学成分按重量百分比计，铅23.5％，锡1.5％，锌0.2％， 其它杂质含量总和不超过0.5％，余量为铜的合金粉末均匀的铺在已处理好 的钢板上，并放在通有还原性保护气氛烧结炉中进行烧结，其余的生产工艺 同实施例1，成品金相检测结果符合国家GB/T281-1999规定金相的标准1 级。