一种锡基巴氏合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种锡基巴氏合金及其制备方法和应用，涉及巴氏合金技术领域，具体而言：所述锡基巴氏合金包括按重量百分比计的如下元素成分：Sb 5％～15％、Cu 2％～10％、Ni 0.05％～2％、Co0.05％～3％、Fe 0.01％～0.3％、La 0.01％～0.5％、Ce 0.01％～0.6％、Yb0.01％～0.5％，以及余量的Sn。本发明专利技术通过改进锡基巴氏合金的组分，降低生产过程中的断丝率，提高了加工效率，避免因合金丝拉拔困难、断丝频繁等问题而导致的增材制造工艺受限；同时本发明专利技术还提供了所述锡基巴氏合金的制备方法及其用途，具备广阔的应用前景。具备广阔的应用前景。具备广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种锡基巴氏合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及巴氏合金
，具体而言，涉及一种锡基巴氏合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]巴氏合金(Babbitt metal)，是一种软基体上分布着硬颗粒相的低熔点轴承合金，通常分为有锡基、铅基、镉基三个系列。其中，锡基巴氏合金以其优异的减摩性、顺应性及抗咬合性能广泛应用于轴瓦的生产和修复中。传统的轴承耐磨巴氏合金层采用重力浇注和离心浇注工艺；重力浇铸工艺较为成熟，但巴氏合金层与钢基体之间存在结合强度低、组织会在重力作用下发生较为严重的偏析、工艺流程复杂、材料及能量消耗大等问题；离心浇注工艺通过离心力作用将液态合金浇注至轴瓦基体上，其结合强度有所提高，虽能改善组织偏析问题，但组织粗大仍未从根本上解决，同时受设备能力限制，对于大型轴瓦不可采用离心机浇注。目前重力浇铸及离心浇注主要应用于结合强度要求不高的汽轮机等领域。
[0003]增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，目前在巴氏合金轴瓦的工艺领域也已经得到了应用；该工艺以三维模型数据为基础，通过机械手带动焊接热源通过材料堆积的方式制造工件，对于形状复杂的工件(如多个合金面)可在一台设备、一道工序连续作业，显著缩短了加工效率。因而通过增材制造技术制备轴瓦与重力浇注或离心浇注制备轴瓦的工艺相比具有更短的工艺流程，还能够解决上述二者在铸造过程中的诸多技术缺陷；一方面，增材制造解决了巴氏合金与铁基结合强度低的难题，另一方面，增材制造得到的轴承组织非常均匀，结合力强度高，同时解决了传统浇注存在的偏锡的问题。
[0004]目前国内轴瓦领域数家龙头企业积极引进增材制造技术代替铸造技术，在以锡基巴氏合金作为减摩材料的轴瓦制造领域，采用增材制造代替铸造技术符合轴瓦向高效率、高精度、高可靠、长寿命的趋势，具有非常广阔的应用前景。但是，现行增材制造用的巴氏合金丝拉拔困难，断丝频率较高，这阻碍了巴氏合金丝在增材制造方面的应用。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种锡基巴氏合金，用于解决常规巴氏合金在用于增材制造工艺时容易出现的合金丝拉拔困难、断丝频繁的技术缺陷，本专利技术通过改进锡基巴氏合金的组分，降低生产过程中的断丝率，提高了加工效率，一定程度上避免因增材制造用丝问题导致的选用增材制造工艺受限。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种所述的锡基巴氏合金的制备方法，该方法简单易行，机械成本低廉，适用于工业化生产。
[0008]本专利技术的第三目的在于提供一种所述的锡基巴氏合金在制备轴瓦领域的用途。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]一种锡基巴氏合金，包括按重量百分比计的如下元素成分：Sb5％～15％、Cu 2％～10％、Ni 0.05％～2％、Co 0.05％～3％、Fe 0.01％～0.3％、La 0.01％～0.5％、Ce 0.01％～0.6％、Yb 0.01％～0.5％，以及余量的Sn。
[0011]所述的锡基巴氏合金的制备方法，包括如下步骤：
[0012]S1、将各原料组分按重量配比进行配置；所述原料组分包括Sn、Sb、Cu、Ni、Co、Fe、Cu80La8Ce12和Sn60Yb40；
[0013]S2、将除Sn以外的全部原料组分、以及部分锡置于容器中进行熔炼并得到第一熔融液；待熔炼结束后，向所述第一熔融液中加入剩余的锡，进行保温反应，得到第二熔融液；
[0014]S3、向所述第二熔融液中加入精炼剂，充分混合后进行静置处理；经浇铸成型后得到锡基巴氏合金。
[0015]所述的锡基巴氏合金，或者，所述的锡基巴氏合金的制备方法制得的锡基巴氏合金在制备轴瓦领域的用途，且所述轴瓦通过增材制造技术制得。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术在锡基巴氏合金中添加了微量高熔点元素Co、Ni、Fe和稀土元素La、Ce、Yb；其中Co、Ni元素能够与合金基体中的Sn元素发生反应生成Co2Sn、Ni3Sn4化合物以抑制界面脆性相FeSn、FeSn2的生成，从而提高巴氏合金/钢界面强度；同时，稀土元素能够细化合金基体组织，提升合金塑韧性、抗拉强度及溶液表面活性，抑制铸锭氧化，提高丝材拉拔性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1的金相组织电镜图；
[0019]图2为本专利技术实施例2的金相组织电镜图；
[0020]图3为本专利技术实施例3的金相组织电镜图；
[0021]图4为本专利技术实施例4的金相组织电镜图；
[0022]图5为本专利技术对比例1的金相组织电镜图；
[0023]图6为本专利技术实施例1与对比例1的铸锭表面实物对比图；
[0024]图7为本专利技术实施例1与对比例1的实物对比图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]现行增材制造常用的巴氏合金丝主要分为SnSb8Cu4或SnSb11Cu6，SnSb11Cu6性能
优于SnSb8Cu4。SnSb8Cu4中Sb、Cu含量不高，挤压拉拔过程中容易拉拔减径；SnSb11Cu6铸态组织中富含粗大的硬质相，柔韧性差。此外，浇铸过程中，熔液表面泛黄易氧化，在拉拔过程中会存在氧化夹杂现象，最终导致断丝频繁、拉拔成丝性能差。本专利技术通过对锡基巴氏合金元素成分与配比的改善、以及对制备工艺流程的限定能够实现对上述技术缺陷的改进。本专利技术是通过如下具体的实施方式进行的：
[0027]一种锡基巴氏合金，包括按重量百分比计的如下元素成分：Sb5％～15％、Cu 2％～10％、Ni 0.05％～2％、Co 0.05％～3％、Fe 0.01％～0.3％、La 0.01％～0.5％、Ce 0.01％～0.6％、Yb 0.01％～0.5％，以及余量的Sn。
[0028]作为一种优选的实施方式，所述锡基巴氏合金包括按重量百分比计的如下元素成分：Sn 75％～92％、Sb 5.5％～14％、Cu 2.5％～9％、Ni0.05％～1.5％、Co 0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡基巴氏合金，其特征在于，所述锡基巴氏合金包括按重量百分比计的如下元素成分：Sb 5％～15％、Cu 2％～10％、Ni0.05％～2％、Co 0.05％～3％、Fe 0.01％～0.3％、La 0.01％～0.5％、Ce0.01％～0.6％、Yb 0.01％～0.5％，以及余量的Sn。2.根据权利要求1所述的锡基巴氏合金，其特征在于，所述锡基巴氏合金包括按重量百分比计的如下元素成分：Sn 75％～92％、Sb5.5％～14％、Cu 2.5％～9％、Ni 0.05％～1.5％、Co 0.05％～2％、Fe0.01％～0.2％、La 0.01％～0.4％、Ce 0.01％～0.5％和Yb 0.01％～0.4％；优选地，所述锡基巴氏合金包括按重量百分比计的如下元素成分：Sn 75.7％～90.86％、Sb 6％～13％、Cu 3％～8％、Ni 0.05％～1％、Co0.05％～1.5％、Fe 0.01％～0.1％、La 0.01％～0.2％、Ce 0.01％～0.3％和Yb 0.01％～0.2％。3.如权利要求1或2所述的锡基巴氏合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、将各原料组分按重量配比进行配置；所述原料组分包括Sn、Sb、Cu、Ni、Co、Fe、Cu80La8Ce12和Sn60Yb40；S2、将除Sn以外的全部原料组分、以及部分锡置于容器中进行熔炼并得到第一熔融液；待熔炼结束后，向所述第一熔融液中加入剩余的锡，进行保温反应，得到第二熔融液；S3、向所述第二熔融液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙，程战，吴博悦，龙伟民，朱挺，张雷，钟素娟，李宁波，周吉发，王鑫华，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司浙江申科滑动轴承科技有限公司，
类型：发明
国别省市：