高强度耐磨铜合金材料、制备方法及滑动轴承技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐磨铜合金材料、制备方法及滑动轴承，涉及铜合金制备的技术领域。该铜合金材料由以下质量百分比的元素组成：Cu 60～66％；Mn 2.5～5.0％；Al 5.0～8.0％；Fe 2.0～4.0％；Pb＜0.1％；Sn≤0.2％；Ni 1.0～2.0％；Si≤0.1％；余量为Zn。A、制备Al‑Mn‑Fe‑Ni四元中间合金；B、提供Cu、Zn、Al‑Mn‑Fe‑Ni四元中间合金的来料，升温熔化后，精炼除渣；C、水平连铸成管材；或离心浇注成铸坯。该滑动轴承采用上述制备方法制备得到的铜合金材料制成。本发明专利技术的铜合金材料具有较高的抗拉强度、屈服强度，良好的延伸性且硬度可靠的优点。

【技术实现步骤摘要】
高强度耐磨铜合金材料、制备方法及滑动轴承
本专利技术涉及铜合金制备的
，具体是涉及一种高强度耐磨铜合金材料、制备方法及滑动轴承。
技术介绍
多元复杂铜合金材料具有优异的综合性能，广泛用于工程机械、汽车等行业。随着这些行业对材料性能要求的不断提高，开发出具有良好的综合性能，如较高的抗拉强度，屈服强度，良好的延伸性，可靠硬度成为当务之急，尤其是在冲击载荷、高温、有油等复杂运用环境中具备较好综合性能的材料。例如：滑动轴承是辊道、起重机、振动机、运输机、挖掘机等工程机械的部件，一般情况下材料为铜合金，为了保证滑动轴承质量和使用寿命，对其强度和耐磨性都有较高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种高强度耐磨性好的铜合金材料、制备方法及滑动轴承，具有较高的抗拉强度、屈服强度，良好的延伸性且硬度可靠。本专利技术提供一种高强度耐磨铜合金材料，由以下质量百分比的元素组成：Cu60～66％；Mn2.5～5.0％；Al5.0～8.0％；Fe2.0～4.0％；Pb＜0.1％；Sn≤0.2％；Ni1.0～2.0％；Si≤0.1％；余量为Zn。本专利技术还提供一种基于上述高强度耐磨铜合金材料的制备方法，包括如下步骤：A、制备Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金；B、按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的来料，升温熔化后，精炼除渣，再升温到1080℃以上，取样，调整元素组成至指定质量百分比；C、调整温度至1060～1120℃，水平连铸成管材；或调整温度至980～1040℃，离心浇注成铸坯。在上述技术方案的基础上，步骤A包括如下步骤：A1、按照各元素组成质量百分比提供Al、Mn、Fe、Ni的来料；A2、先在炉底加入Fe和Ni，再加入部分Al，升温熔化；A3、当炉内熔化完后，升温，分批加入Mn；A4、待Mn全部熔化后，加入剩余的Al，全部熔化。在上述技术方案的基础上，步骤A中，所述Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的各元素的质量百分比为：Al45.2％、Mn23.0％、Fe23.3％、Ni8.5％。在上述技术方案的基础上，步骤A2中，部分Al为1/2的铝锭。在上述技术方案的基础上，步骤A3中，分批加入Mn的同时，加入助溶剂助熔。在上述技术方案的基础上，步骤A4之后还包括如下步骤：A5、待全部熔化后，在1250～1400℃温度范围内保温20～30min，静置，搅拌除渣；A6、取样，调整元素组成至指定质量百分比。在上述技术方案的基础上，步骤B包括如下步骤：B1、按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的来料；B2、先加入Cu、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金，升温熔化后，除渣，加入Zn，升温熔化后，再升温沸腾2～3分钟，精炼，静置，除渣；B3、升温到1080℃以上，静置，取样，调整元素组成至指定质量百分比。在上述技术方案的基础上，所述步骤B1的来料中还包括屑料与成型回炉料，所述步骤B2包括如下步骤：B2-1、先加入Cu及Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金，快速升温熔化；B2-2、分批加入屑料，每次加入屑料的同时加精炼剂及部分成型回炉料；B2-3、待所有材料熔化后，精炼除渣一次；B2-4、继续加入剩余屑料和部分成型回炉料，升温熔炼；B2-5、捞净浮渣后加入剩余的成型回炉料降温，然后加入Zn，继续升温熔化；B2-6、材料全部熔化完后，升温沸腾2～3分钟，加入精炼剂搅拌，静置，除渣。本专利技术实施例还提供一种滑动轴承，采用上述制备方法制备得到的铜合金材料制成。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术的铜合金基体材料的有效化学成分设计依据及限定含量范围的理由如下：Mn：在保留相当大的塑性的同时提高强度和硬度，提高耐热性、耐蚀性，稳定铸造黄铜的β相，防止析出γ相。Al：显著提高材料强度、抗拉强度、屈服强度，提高合金流动性和耐蚀性，降低Zn的烧损。Fe：细化合金组织，可提高材料强度、硬度等性能，但同样会降低材料塑性，加入量应在不显著降低塑性的同时提高强度。Pb：有效改善铸造黄铜的切削加工性能，提高耐磨性，减小磨擦因数，但会降低强度及塑性。Sn：抑制脱锌，提高合金流动性，提高强度和硬度；但其熔点极低，影响材料高温性能，应该含量限制在0.2％以下。Ni：铸造黄铜中Ni起到扩大α相区作用，而在本材料中因锌当量偏高无α相，基体为β相，随Ni升高起到遏制γ相产生作用，Ni还细化组织，提高合金的韧性和抗拉强度。Si：随使β相区左移，显著提高材料强度和硬度，但会降低延伸率，通常含量需限制在0.5％以下，提高抗冲击载荷性能，本材料控制含量更低。同时，本专利技术的铜合金基体材料通过Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的制备，降低高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。Al、Mn、Fe、Ni这四个元素是材料所需的元素，Mn、Fe、Ni元素熔点较高，材料熔炼时若以单质的形式加入，熔炼温度较高、熔化时间较长，会造成Zn等低熔点元素烧损过大，增加成分调整时间，影响生产效率；四个元素按材料中所占的质量百分比组合成中间合金，其熔点相对较低。以中间合金的形式加入，熔炼温度降低、熔化时间缩短，成分更加稳定，可提高熔化效率，降低成本。具体实施方式本专利技术实施例提供一种高强度耐磨铜合金材料，由以下质量百分比的元素组成：Cu60～66％；Mn2.5～5.0％；Al5.0～8.0％；Fe2.0～4.0％；Pb＜0.1％；Sn≤0.2％；Ni1.0～2.0％；Si≤0.1％；余量为Zn。其中，杂质是原材料带入的，通过控制原材料中的杂质含量来控制杂质的含量。本专利技术实施例还提供一种高强度耐磨铜合金材料的制备方法，该方法包括如下步骤：A、制备Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金。在一个实施例中，Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的各元素的质量百分比为：Al45.2％、Mn23.0％、Fe23.3％、Ni8.5％，由Al、Mn、Fe、Ni熔化而成。B、按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的来料，升温熔化后，精炼除渣，再升温到1080℃以上，取样，调整元素组成至指定质量百分比；C、调整温度至1060～1120℃，水平连铸成管材；或调整温度至980～1040℃，离心浇注成铸坯。具体地，步骤A包括如下步骤：A1、按照各元素组成质量百分比提供Al、Mn、Fe、Ni的来料。A2、先在炉底加入Fe和Ni，再加入部分Al，升温熔化。其中，部分Al可以为1/2的铝锭。A3、当炉内熔化完后，升温，分批加入Mn；分批加入Mn的同时，加入助溶剂助熔。其中，助溶剂为冰晶石。实际操作中，为了快速熔化，分3～4批加入Mn并进行搅拌，因Mn单质熔点高，避免加入量过多、使熔汤降温过大，造成Mn单质聚集沉底、熔化困难。A4、待Mn全部熔化后，加入剩余的Al，全部熔化。A5、待全部熔化后，在1250～1400℃温度范围内保温20～30min，静置，搅拌除渣。A6、取样，调整元素组成至指定质量百分比。具体地，步骤B包括如下步骤：B1、按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的来料。B2、先加入Cu、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金，升温熔化后，除渣，加入Zn，升温熔化后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐磨铜合金材料，其特征在于：由以下质量百分比的元素组成：

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐磨铜合金材料，其特征在于：由以下质量百分比的元素组成：2.一种如权利要求1所述的高强度耐磨铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A、制备Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金；B、按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的来料，升温熔化后，精炼除渣，再升温到1080℃以上，取样，调整元素组成至指定质量百分比；C、调整温度至1060～1120℃，水平连铸成管材；或调整温度至980～1040℃，离心浇注成铸坯。3.如权利要求2所述的高强度耐磨铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤A包括如下步骤：A1、按照各元素组成质量百分比提供Al、Mn、Fe、Ni的来料；A2、先在炉底加入Fe和Ni，再加入部分Al，升温熔化；A3、当炉内熔化完后，升温，分批加入Mn；A4、待Mn全部熔化后，加入剩余的Al，全部熔化。4.如权利要求2所述的高强度耐磨铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述Al-Mn-Fe-Ni四元中间合金的各元素的质量百分比为：Al45.2％、Mn23.0％、Fe23.3％、Ni8.5％。5.如权利要求3所述的高强度耐磨铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤A2中，部分Al为1/2的铝锭。6.如权利要求3所述的高强度耐磨铜合金材料的制备方法，其特征在于，步骤A3中，分批加入Mn的同时，加入助溶剂助熔。7.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐星辉，张传波，姚联，
申请(专利权)人：武汉泛洲中越合金有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42