无铅铜基合金粉末材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜基合金粉末，尤其涉及用于制造机械零部件、汽车轴承等的无铅铜基合金粉末及其制备方法。一种无铅铜基合金粉末材料，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成：Ｃｕ？８７～８９％、Ｓｎ？５～７％、Ｚｎ？５～７％；上述的Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ的总重量为１００％。本发明专利技术通过调配铜、锡、锌的含量，实现了产品无铅化，同时节省了成本，使用该产品烧结的轴承材料，其耐磨性及结合强度能达到、甚至优于烧结铜铅双金属材料。本发明专利技术为可代替铜铅双金属的新型材料，主要用于机械零部件、汽车轴承等方面，改善含铅金属材料在烧结过程中对环境的影响，避免含铅废弃品对环境造成不良后果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铜基合金粉末，尤其涉及用于制造机械零部件、汽车轴承等的无铅铜基合金粉末及其制备方法。
技术介绍
传统的制造轴承轴瓦材料的铜基合金粉末是由铜、铅、锡、锌(或磷)组成的，由于含有铅，对人体有毒害，对环境有污染，铅和其化合物对人体各组织均有毒性，中毒途径可由呼吸道吸入其蒸气或粉尘，然后呼吸道中吞噬细胞将其迅速带至血液；或经消化道吸收，进入血循环而发生中毒。欧盟《电气、电子设备中限制使用某些有害物质》中规定，自2006年7月1日起，投入于市场的新电子和电气设备不得含有铅等有害物质。同时，随着人们对环境保护意识和自身健康要求的日益提高以及机械化交通、生产及日用生活工具的普及，人们意识到各种工具在使用过程中所产生的废物对人及环境的污染，人们希望所使用工具的各种部件都是环保型产品，因此，寻求一种无毒的组元代替传统的制造轴瓦材料的铜基合金粉末中的铅成为发展必然。 中国专利技术专利申请(申请号200810072435. 1，申请日2008. 12. 23)公开了一种新型铜基合金粉末，其配方组成按重量百分比为铋1 % 15 % 、锡0. 5 % 10 % 、锌0. 3 % 15%，余量为铜。其制造方法是先将铜放入高频熔炼炉中，熔化后，再依次放入锡、铋、锌，全部熔化并混合均匀后，倒入到滤包中，经V形喷嘴喷出，并被高压水流粉碎成粉末，经烘干即可。该专利由于该铜基合金粉末用铋代替铅，不含铅，对人体无毒害，对环境无污染，是一种环保型铜基合金粉末。但是铋为稀有金属，无疑增加了大量的成本。
技术实现思路
为了解决现有含铅铜基合金存在的技术缺陷，本专利技术的一个目的是提供一种无铅铜基合金粉末材料，通过调配铜、锡、磷的含量，实现了产品无铅化，同时节省了成本，具有良好的耐磨性及结合强度。本专利技术的另外一个目的是提供上述的无铅铜基合金粉末材料的制备方法。 为了实现上述的第一个目的，本专利技术采用了以下的技术方案 —种无铅铜基合金粉末材料，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87 89%、 Sn 5 7%、Zn 5 7% ;上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100%。 作为优选，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87 89% 、 Sn5 6%、Zn 5 6% ;上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100%。 作为另优选，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87 89%、Sn 6 7%、Zn 5 7% ;上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100%。 为了实现上述的第二个目的，本专利技术采用了以下的技术方案 无铅铜基合金粉体材料的制备方法，该方法采用中频熔炼设备进行熔炼，通过空压机产生高压气体对金属液流进行雾化，具体包括以下的步骤 (1)配料按照配方量准备铜、锡和锌； (2)加料熔炼 ①烘炉，将中频功率缓慢调至40kw， 20分钟后调至60kw，再过20分钟调至100kw 直至炉底发红时烘炉才结束； ②加料顺序将中频功率调至200kw，先加入铜，至完全熔化后，然后依次加入锡、 锌； ③待所有原料全部熔化后，将中频功率调至100kw，将中频频率调至800HZ，过热5 分钟，过热温度为100-250°C ; ④加入小木炭块，对与空气接触的部分铜液进行抗氧化处理2分钟后，将木炭捞 出； ⑤加入玻璃碎块对铜液进行捞渣处理，加玻璃时应将中频功率调至20 30kw，频 率调至700-750HZ ; ⑥将渣捞净后，重复步骤③和步骤④； (3)雾化作业 雾化作业中间漏径为3. 0-5. Omm，雾化过程中温度控制如下 a、初始雾化时可将中频功率调至140kw ; b、炉胆中剩余2/3铜液时，将功率调至100kw ; c、炉中铜液剩余1/2时将功率调至40kw以下； d、炉中铜液剩余1/3时将功率调至10kw以下； (4)雾化结束后进行冷却、筛分即可以得到所述的铜基合金粉体材料。 作为优选方案，在雾化作业时，第一次倒出的铜液作为清洗炉嘴用，需用铁瓢接住，待下炉熔炼时加入。 作为优选方案，雾化过程中，保持中间包中铜液高度不低于15cm。 作为优选方案，步骤②中加入磷铜，磷铜含量小于0. 05%。 本专利技术由于采用了以上的技术方案，通过调配铜、锡、锌的含量，实现了产品无铅 化，同时节省了成本，使用该产品烧结的轴承材料，其耐磨性及结合强度能达到、甚至优于 烧结铜铅双金属材料。本专利技术为可代替铜铅双金属的新型材料，主要用于机械零部件、汽车 轴承等方面，改善含铅金属材料在烧结过程中对环境的影响，避免含铅废弃品对环境造成 不良后果。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方案做一个详细的说明。 实施例1 —、产品配方 1、原料 铜99. 90%以上纯度的铜块或铜粉(要求含铅量小于O. 01% );锡纯度99. 90% 以上的锡锭或锡粉(要求含铅量小于0.01%);锌纯度99.95%以上的锌锭(要求杂质含 量少于0. 03% )。 2 、配方(按加0kg/计算) 铜的重量百分比88%，锡的重量百分比6%，锌的重量百分比6% ; 铜200X0. 88 = 176 (kg) 锡200X0. 60 = 12 (kg) 锌200 X 0. 60 = 12 (kg) 磷铜:200X0. 0003 + 0. 14 = 0. 43 (kg) 注为增加铜液流动性能，特添加一定量的磷铜(含量小于O. 05%，磷的含量可以 忽略)。 3、生产设备及工艺 设备本产品采用中频熔炼设备进行熔炼，通过空压机产生高压气体对金属液流 进行击碎。 工艺其详细工艺流程如下 (1)配料 严格遵照配料单上原料重量进行各项原料称重，料配完后，对剩余原料进行核重，各原料所剩余重量与应剩余原料重量进行比较，确认无误后进行投料。 (2)加料熔炼 ①烘炉，将中频功率缓慢调至40kw， 20分钟后调至60kw，再过20分钟调至100kw 直至炉底发红时烘炉才结束。 ②加料顺序将中频功率调至200kw，先加入铜块或铜粉，至完全熔化后，依次加 入锡、锌、磷铜。 ③待所有原料全部熔化后，将中频功率调至100kw，将中频频率调至800HZ，过热5 分钟，过热温度为100-250°C。加入2cm3左右大小的木炭块，对与空气接触的部分铜液进行抗氧化处理2分钟 后，将木炭捞出。 ⑤加入玻璃碎块对铜液进行捞渣处理，注意加玻璃时应将中频功率调至20-30kw， 频率调至700-750HZ。 ⑥将渣捞净后，重复步骤③、 的内容。(3)雾化作业 ①主要工艺、技术参数 中间漏径为3. 0-5. Omm ;喷嘴形式采用环孔式喷嘴 喷孔直径2. 0-4. Omm ;喷孔数量4-10个 喷嘴角度10-24度；空压机气压0. 68-1. IOMP。 ②雾化作业时，第一次倒出的铜液作为清洗炉嘴用，需用铁瓢接住，待下炉熔炼时 加入； ③雾化过程中，时刻保持中间包中铜液高度不低于15cm ; ④雾化过程中温度控制办法 a、初始雾化时可将中频功率调至140kw ; b、炉胆中剩余2/3铜液时，将功率调至100kw，并注意观察铜液颜色，如果炉中铜液有冒白烟现象产生，需将功率调至更低值； c、炉中铜液剩余1/2时将功率调至40kw以下；6 d、炉中铜液剩余1/3时将功率调至10kw以下； 注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅铜基合金粉末材料，其特征在于该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成：　　　　Ｃｕ　　８７～８９％　　　　Ｓｎ　　５～７％　　　　Ｚｎ　　５～７％；　　　　上述的Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ的总重量为１００％。

【技术特征摘要】
一种无铅铜基合金粉末材料，其特征在于该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87～89％Sn 5～7％Zn 5～7％；上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100％。2. 根据权利要求1所述的一种无铅铜基合金粉末材料，其特征在于该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87 89%Sn 5 6%Zn 5 6% ;上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100%。3. 根据权利要求1所述的一种无铅铜基合金粉末材料，其特征在于该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成Cu 87 89%Sn 6 7%Zn 5 7% ;上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100%。4. 根据权利要求1或2或3所述的无铅铜基合金粉末材料的制备方法，其特征在于该方法采用中频熔炼设备进行熔炼，通过空压机产生高压气体对金属液流进行雾化，具体包括以下的步骤(1) 配料按照配方量准备铜、锡和锌；(2) 加料熔炼① 烘炉，将中频功率缓慢调至40kw， 20分钟后调至60kw，再过20分钟调至100kw直至炉底发红时烘炉才结束；② 加料顺序将中频功率调至200kw，先加入铜，至完全熔化后，然后依次加入锡、锌；③ 待所有原料全部熔化后，将中频功率调至100kw，将中频频率调至800HZ，过热5分钟，过热温度为100-250°C ;④ 加入小木炭块，对与空气接触的部分铜液进...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴棕洋，张福生，刘炎平，张伟民，
申请(专利权)人：吴棕洋，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]