【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含ni锡青铜-钢双金属复合材料及其制备方法，具体是一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着对工程材料综合性能的要求越来越高，采用单一金属材料制造的零部件越来越难以满足其全方位性能需求。加之贵金属资源逐渐稀缺，使得双金属复合材料逐渐得到工业推广和应用。双金属复合材料在保持各层金属原有特性的基础上，整体性能得到显著提高，其制备工艺也越来越受到重视。
2、锡青铜具有良好的耐磨性、抗咬合性、塑性以及较高的强度和硬度，广泛用于制造液压零部件、滑动轴承、转子等。同时，由于铜和铁的晶格类型、晶格常数和外电子原子数非常接近，具有良好的复合冶金相容性。以钢为基体层、锡青铜为复合层制备的铜钢双金属复合材料兼具两种材料的优异性能。目前对于液压泵，不仅要求在较长寿命期内工作正常无故障，而且要求性能变化需控制在规定范围。因此，在选材与特种工艺处理上应保证零件高强度与高韧性的良好配合，高的耐磨和尺寸稳定性。
3、目前常用的高铅锡青铜，如cusn10pb10等材料虽然具有较好的抗咬合性、切削性能和减摩性能，但由于材料中pb含量较高，用作双金属复合层后，材料表面硬度和强度较低，耐磨性能不佳。而且pb元素在铜合金层中分布不均匀，容易形成偏聚，影响材料的减摩耐磨性能。因此，需要通过调整铜合金中元素的种类和含量，提高铜钢双金属中铜合金层的表面硬度和耐磨性，同时又能够保持良好的减摩性能，以应对液压零部件、滑动轴承、转子等摩擦副零件的性能要求，延长其使用寿命。
技术实现思路b>
1、有鉴于此，本专利技术提供一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，解决铜钢双金属中铜合金层表面硬度偏低、耐磨性较差等问题，在不降低减摩性能的情况下，提高铜钢双金属复合材料中铜合金层的表面硬度和耐磨性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术一方面公开了一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料，其由钢基体和铜合金熔铸而成，所述铜合金由以下组分按照质量百分比组成：
4、
5、所述其它杂质的含量不高于0.02％。
6、另一方面公开了一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、s1、熔炼：将铜、镍一起加热熔化，形成熔融的金属液a；在金属液a表面覆盖木炭，随后加入pb、sn，得到金属液b；降温150-200℃后，向金属液b中加入cu-p中间合金进行脱氧，再加入硼砂精炼，得到金属液c；在金属液c表面覆盖木炭保温，分时段对金属液c进行搅拌，除去浮渣，降温50-100℃后，保温、静置，即得金属液c；
8、s2、浇铸：将金属液c倒入模具内，所述模具外壳采用流水冷却，得到合金铸锭；
9、s3、加工清洗：去除合金铸锭表面残留熔渣和氧化皮后，采用水基金属油污清洗剂和无水乙醇对所述的合金铸锭、钢基体进行表面清洗，干燥后用砂纸打磨，去除表面铁锈；
10、s4、双金属熔铸：在钢基体的待熔铸面均匀涂覆一层硼砂，将合金铸锭放置在硼砂上，氮气保护下高温烧结，经过淬火冷却，即得含ni锡青铜-钢双金属复合材料。
11、作为本专利技术进一步的方案：步骤s1中，铜、镍加热融化的温度为1450-1650℃。
12、作为本专利技术进一步的方案：步骤s1中，两次加入木炭的厚度均为10-15cm。
13、作为本专利技术进一步的方案：步骤s4中，所述高温烧结包括两个阶段，第一阶段温度为900℃，烧结时间为20min；第二阶段温度为1150℃，烧结时间为30min。
14、作为本专利技术进一步的方案：步骤s4中，涂覆硼砂的厚度为1-2mm。
15、作为本专利技术进一步的方案：步骤s1中，硼砂的添加量为铜的2％。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、(1)锡青铜中添加ni元素，能够抑制sn在铜中的溶解度，可减少结晶温度间隔，提高铸件的致密性，较少偏析，改善加工性能，提高机械性能和耐蚀性；
18、(2)提高ni元素含量，可提高铜合金层的表面硬度以及耐磨性；
19、(3)pb在铜合金层中的分布不易均匀，提高ni元素含量可改善pb的分布，并能细化组织；
20、(4)相较于粉末烧结法，采用熔铸法制备含ni锡青铜-钢双金属复合材料可显著提高铜合金层的致密性，铜合金层中不会出现孔洞等缺陷；
21、(5)通过熔铸法制备的含ni锡青铜-钢双金属复合材料，可大大提高铜钢双金属的结合强度；两次硼砂的主要目的在于增加熔铸时铜合金熔液的流动性，熔铸过程中，硼砂会作为浮渣的一部分被去除。
22、(6)采用熔铸法制备的含ni锡青铜-钢双金属复合材料，可通过淬火使铜合金层快速冷却，形成定向凝固，提高铜合金层熔铸质量并细化晶粒、提高表面硬度。
23、(7)采用分阶段高温烧结，第一阶段主要是使铜合金和钢基体充分吸热，第二阶段铜合金完全熔融并与钢基体形成冶金结合。
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1.一种含Ni锡青铜-钢双金属复合材料，其特征在于，其由钢基体和铜合金熔铸而成，所述铜合金由以下组分按照质量百分比组成：
2.如权利要求1所述的一种含Ni锡青铜-钢双金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，铜、镍加热融化的温度为1450-1650℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，两次加入木炭的厚度均为10-15cm。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述高温烧结包括两个阶段，第一阶段温度为900℃，烧结时间为20min；第二阶段温度为1150℃，烧结时间为30min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，涂覆硼砂的厚度为1-2mm。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，硼砂的添加量为铜质量的2％。
【技术特征摘要】
1.一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料，其特征在于，其由钢基体和铜合金熔铸而成，所述铜合金由以下组分按照质量百分比组成：
2.如权利要求1所述的一种含ni锡青铜-钢双金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，铜、镍加热融化的温度为1450-1650℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，两次加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯绿林，马菊，李光昊，李其龙，李聪敏，
申请(专利权)人：合肥波林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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