用于轴承的铝合金板的制备方法技术

轴承铝合金板材的制备方法，该板材通过将包括纯铝或不含Ｓｎ铝合金的结合层包覆在包括含Ｓｎ铝合金的轴承合金层上制备。该方法包括：将第一轧辊（２３）凹下部分与第二轧辊（２４）凸起部分配合，第一轧辊（２３）两轴向端部有大直径部分（２３ｂ），第二轧辊（２４）两轴向端部有小直径部分（２４ｂ），将分别形成轴承合金层和结合层且叠置的板材通过凹下和凸起部分之间并被第一轧辊（２３）大直径部分（２３ｂ）封闭的轧辊空隙，以不低于５０％的压下量轧制，同时每个板材各横向端部受大直径部分（２３ｂ）限制，从而将结合层包覆在轴承合金层上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过将包括纯铝或者不含Sn的铝合金的结合层包覆在包括铝合金的轴承合金层上来制备用于轴承的铝合金板的方法。铝合金轴承由于具有优异的疲劳性能、耐磨性等，一般用于汽车或工业机械的发动机，然而，随着发动机性能的提高，轴承的疲劳性能、耐磨性等必须进一步改善。为了满足上述要求，轴承铝合金已由较软的Al-Sn系变成了较硬的Al-Sn-Si系或Al-Sn-Si-Mn系。然而，硬的Al-Sn-Si系或Al-Sn-Si-Mn系的轴承铝合金的可轧制性较低。因此，当结合层包覆在轴承合金层上时，可能会萌生裂纹。裂纹出现在形成轴承层的铝合金板的两个宽度方向的边上。当结合层板包覆在轴承合金层板以使两者结合一起时，随着压下量的增大，获得的结合强度提高。因此，当较软的Al-Sn合金用于轴承合金层时，在40-50％的压下量下，结合层板包覆在轴承合金层板上。压下量被定义为×100。然而，为了防止出现裂纹以提高产量，用作轴承合金层并且具有低的可轧制性的Al-Sn-Si合金或者Al-Sn-Si-Mn合金不能在如上所述的高压下量下承受压力或进行包覆。因此，由于结合层在低的压下量下包覆在每一种所述轴承合金层上，所以轴承合金与结合层之间的结合强度不足。因此，本专利技术的一个目的是提供一种，在该方法中，即使可轧制性低的铝合金用于轴承合金层时，结合层也可以以高的压下量包覆在轴承合金层上，而同时又能防止裂纹的出现，从而能够制备出具有充分结合强度的用于轴承的铝合金板。
技术实现思路
为达到上述目的，本专利技术提供一种，所述铝合金板通过将包括纯铝或者不含Sn的铝合金的结合层包覆在包括铝合金的轴承合金层上来制备，该方法的特征在于其具有下述步骤将第一个轧辊的凹下部分与第二轧辊的凸起部分配合，第一个轧辊两个轴向端部分别具有两个大直径部分，第二个轧辊具有两个小直径的轴向端部，以及，将叠放的分别形成轴承合金层和结合层的板材通过轧辊空隙，该空隙限定在凹下部分和凸起部分之间并且被第一个轧辊的大直径部分封闭，结果，所述板材被以不低于50％的压下量轧下的同时，每个板材的两个宽度方向的端部均被第一个轧辊的大直径部分所限制，结果，结合层包覆在轴承合金层上。根据上述方法，将轧辊空隙的两个端部封闭的第一个轧辊的轴向大直径部分对每个板材的横向端部进行限制，从而阻止了每个板材的横向延伸。结果，由于减少了裂纹的萌生，即使可轧制性差的铝合金用于轴承合金层，所述结合层和合金层也可以以不低于50％的高压下量进行轧制，结果，板材间的结合强度得以提高。在第一个优选形式中，采用带式铸机铸造并且以3-6℃/秒的冷速快冷的铸造板材用来作为加工成轴承合金的板材。在一对环形带之间进行铸造的带式铸机在本领域已为人所知，已知的带式铸机具有一个在两个带的基本水平的部分之间水平的或者稍微倾斜的铸造空间。驱动环形带运动同时对其进行冷却，熔化的金属被送入铸造空间并且被环形带冷却凝固成板材形状。然后，凝固的金属被从铸造空间连续送出。可移动铸模型的上述带式铸机比固定铸模型的连续铸机具有更高的铸造速度和生产率，因此，甚至轴承制造商都使用带式铸机来铸造用于轴承合金层的铝合金板。然而，传统的带式铸机的冷却速度低，导致铸造板材逐步冷却。结果，由于晶体容易粗化或偏析，导致可轧制性以及轴承的特性变坏。针对上述问题，本专利技术人发展了一种带有水喷溅器的带式铸机。由铸造空间送出的铸造板材被由水喷溅器喷溅出的水以3-6℃/秒的冷却速度快速冷却，结果，晶体的粗化得以阻止。然而，虽然该铸机采用的是带有水喷溅器的带式铸造方法，但其铸造速度高而冷却速度较低。因此，难以完全防止晶体发生粗化。结果，由带有水喷淋器的带式铸机制备的轴承合金板的可轧制性虽然得到相当改善，但仍然难于进行轧制。特别是当板材含有Si时，使用普通平轧辊进行包覆会导致在板材的横向棱边上出现裂纹。虽然由带式铸机制备的轴承合金板的轧制相当困难，但采用本专利技术的方法可以将结合层包覆在该轴承合金板上而不会出现裂纹。在采用上述带式铸机的铸造过程中，当冷却速度低于3℃/秒时，Sn和Si会发生偏析并且与铝的金属间化合物的粗化或偏析。结果，塑性加工性如可轧制性下降，导致作为轴承特性的疲劳性能和耐磨性变得不稳定。当冷却速度超过6℃/S时，快冷会导致在板材表面发生偏析，导致板材表面的磨削变得困难。在本专利技术中，下面两种新型铝合金行别适合作为其上包覆有结合层的轴承合金层。一种是含有，以质量计，3-40％Sn，0.5-7％Si，0.05-2％Fe，余者为Al和不可避免的杂质并且结晶有Al-Si-Fe三元金属间化合物的新型铝合金。另一种是新型铝合金，含有，以质量计，3-40％Sn，0.5-7％Si，0.05-2％Fe，至少一种或多种选自于Mn，V，Mo，Cr，Co，Ni和W，含量或总量为0.01-3％的元素，余者为Al和不可避免的杂质，并且结晶有含有所述至少一种或多种选自于Mn，V，Mo，Cr，Co，Ni和W的元素的Al-Si-Fe多元金属间化合物。现在介绍开发上述新型铝合金的技术背景。随着近来高性能发动机的发展，发动机轴承的疲劳强度和耐磨性必须进一步改善。就疲劳强度而言，将元素如Cu，Mn和V添加至铝合金中可使之强化。为了改善耐磨性。JP-A-58-64332提出将Si添加至铝合金中并且对在铝合金中结晶的Si粒子的尺寸和分布进行控制。另外，JP-A-58-67841指出将Mn，Fe，Mo，Ni等添加至铝合金中，以便在铝合金中结晶形成由Mn等和Al构成的金属间化合物。这两个申请均提出改善铝合金的磨合性和抗粘着性，以便改善耐磨性。上述的JP-A-58-64332和JP-A-58-67841指出当Si粒子和金属间化合物的尺寸分别为5-40μm时，能够达到所要求的效果。一般地，Al中存在的硬粒子均匀分布，对铝合金起强化作用，而且，粒子尺寸越小，流效果越大。然而，在上述两申请中，当对Si以及金属间化合物的尺寸进行控制以使其为5-40μm时，如果Si以及金属间化合物的尺寸较大，则Al基体的强度以及，相应地，Al合金的疲劳强度均下降。因此，当为了改善疲劳强度而使结晶粒子变小时，抗粘着性能不能得以改善。另一方面，为了改善抗粘着性以及，相应地，为改善耐磨性使结晶粒子变大时，疲劳强度却不能得到改善。本专利技术人通过结晶Al-Si-Fe三元金属间化合物或者以Al-Si-Fe为基础的多元金属间化合物开发研制了一种Al合金。该Al合金能够改善抗粘着性能和耐磨性但又不会降低疲劳强度。Al-Si-Fe三元金属间化合物和以Al-Si-Fe为基础的多元金属间化合物非常稳定，而且，其基本形状即使用支承金属包覆后进行热处理也不会改变。更具体地，Si作为共晶相以类似三维连通的珊瑚的形式结晶，结晶的Si在铸造之后进行的轧制或者在用支承金属包覆的轧制期间会被压碎成碎块。而且，Si的形状在随后的热处理中也会发生变化。这是Si的一个特点，而且，特别是在温度超过300℃的热处理中，Si的形状变得比较圆，这样，其表面张力下降，在含有大量Sn的材料，例如Al-Sn合金中，这一倾向更为明显。然而，上述的三元金属间化合物或多元金属间化合物不会改变其结晶形式(实例参见图4)而且在通常的热处理温度下也不会改变其形状。另外，所述三元或多元金属间化合物在具有塑性变形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于轴承的铝合金板材的制备方法，所述铝合金板材通过将包括纯铝或者不含Ｓｎ的铝合金的结合层包覆在包括含有Ｓｎ的铝合金的轴承合金层上来制备，所述方法的特征在于包括下述步骤： 将第一个轧辊的凹下部分与第二个轧辊的凸起部分配合，所述第一个轧辊具有分别存在大直径部分的两个轴向端部，所述第二个轧辊具有分别存在小直径部分的两个轴向端部；以及 将分别形成轴承合金层和结合层且叠放一起的板材通过位于所述凹下部分和所述凸起部分之间并且被第一个轧辊的大直径部分封闭的轧辊空隙，以便在以不低于５０％的压下量对所述板材进行压下的同时，每个板材的两个横向端部分别受到第一个轧辊的大直径部分限制，从而将结合层包覆在轴承合金层上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：笼原幸彦，藤田正仁，山本康一，柴山隆之，
申请(专利权)人：大同轴瓦工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]