[发明专利]一种高铝锌基轴承合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学，特别提供了一种高铝锌基轴承合金及其制备方法。

背景技术

在机械行业中，滑动轴承合金铸件(轴瓦、轴套、蜗轮、螺母、滑轨、滑块等)占有很大比重，目前我国的滑动轴承合金主要沿用传统的铜基合金和巴氏合金，这两类合金中稀贵金属所占的比重极大，铜是我国的稀缺金属，每年50％的铜需要进口，尤其随着电子、电讯工业的迅猛发展，和全球性铜资源枯竭，铜的短缺将更为严重，因此，寻求具有良好的减摩性能(满足使用要求的PV值)，足够的机械强度，良好的导热性，价格便宜的新型滑动轴承合金是各机械行业工程技术人员的普遍愿望，近二十年，引进的标准的锌基ZA8-1、ZA11-5、ZA27-2新型轴承合金，在各机械行业中代替青铜、黄铜、巴氏合金制造轴瓦、轴套、蜗轮、丝母、螺母、导轨、滑块等减摩铸件，由于其摩擦系数较锡青铜低(比6-6-3低44％比10-1低37.5％)，热导率比锡青铜高(比6-6-3高10％、比9-4高70％、比10-1高100％)，而得到各机械行业的普遍欢迎和广泛应用。

重力铸造锌合金优越的机械性能和优良的铸造工艺性能、机械加工性能令人瞩目，被誉为“魔术合金”。而其较低的原材料成本和熔化节能高达58％更增强了它的竞争力。熔炼工艺简单，无污染也是它的巨大优点。

因此，重力铸造锌合金受到了国际上广大厂商和使用者的欢迎，尽管锌合金问世历史不长，然而其研制工作的进展、推广应用迅速，令人瞩目。目前，美国、加拿大、德国、英国、澳大利亚、日本、俄罗斯等几乎所有发达国家都已经成功应用，而开始研究和推广的国际则更多。

重力铸造锌合金取代青铜、黄铜广泛应用于矿山、石油、水泥、水泵、冶金机床、锻压、压缩机、建筑、减速机、输变电、阀门、运输、建材、造纸、橡胶、包装、粮食、起重、纺织、液压、船舶等机械行业制作瓦、套、蜗轮、螺母、丝母、滑轨、滑块、导轨板等易损部件。

现有技术中，重力铸造领域使用的锌基合金开始于二次世界大战时期的德国，当时德国因为同资源紧缺，急需找到青铜的替代材料，因此在1939～1943年期间，德国锌基合金的用量从7800吨猛增到47000吨。自此，其它国家也开始了对这类合金的应用和发展。

表1ZA8、ZA12、ZA27合金性能列表

1959～1962年，国际铝锌组织ITZR0发起了一项锌基合金研究计划，研制出了ILZR012的铸造锌合金。70年代中期，加拿大Norand Mines Limied研究中心随该合金进行了成分调整，并与美国的Zastem公司合作，相继研制出了ZA8、ZA12、ZA27合金，其中，ZA27综合性能最好，其强度可达400Mpa，延伸率为3-6+％，硬度HBs110。至此，高铝锌基合金构成了铸造锌合金系列。

美国Zastem公司的技术顾问Bess在介绍锌基合金的文章中指出：研制锌基合金的目的，不仅仅是要在传统有色合金能够胜任的场合替代它们，更重要的是使之应用于传统有色合金在强度和耐磨性能上满足不了要求的场合。据他预测：“锌基合金在近期会有一个很大的发展，其生产规模和销售市场将迅速扩大，二十一世纪将是锌合金的全盛时期。”

国内重力铸造高铝锌基合金领域的研究工作目前还比较落后，与国外有相当的差距，我国八十年代初开展锌合金研究，2000年后高铝锌基合金的开发应用才逐渐提到了议事日程，主要集中在耐磨件、易损件放方面。而结构件、无火花、无磁性应用领域将是我们在锌合金方面的重要发展方向。

八十年代初，我国开始引进美国ASTMB791-199标准中的ZA27合金。经近二年消化、吸收，先后在锻压、机床、橡胶、水泥、水泵、食品、造纸、石油、轧钢、矿山、运输、起重、纺织、船舶、阀门等机械行业推广，成功地替代青铜、黄铜、巴氏合金制作各种规格的减摩铸件。至今，应用较为广泛减摩合金仍以锌基ZA27-2为代表。

我国铝锌资源丰富，蕴藏量均居世界前列，立足国内富有资源，大力发展重力铸造锌基合金的研究和应用，其与节约铜材、降低成本有重大的经济技术意义和长远的社会意义。