[发明专利]一种铅基轴承合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅基轴承合金及其生产方法，特别是涉及一种高硬度、高塑性和高韧性的铅基轴承合金及其生产方法。

背景技术

以ZChPbSb16-16-2为代表的铅基轴承合金又称铅基巴氏合金，是一种以铅和锑为基的轴承合金；其室温组织为软基体α固溶体(锑溶入铅中的固深体)上分布着硬质点β相(铅溶入锑中的固溶体)；为了提高合金的强度、硬度和耐磨性，通常加入6％～16％锡，为了防止比重偏析，常加入1％～2％铜。由于此合金的强度、硬度、耐磨性、冲击韧性均较低，通常被制成双层或三层金属结构，用作低速、低负荷或静载下工作的中等负荷的轴承及高速低载荷，温度低于150℃的轴承；浇注受震较小，载荷较轻或速度较慢的轴瓦等。此合金主要应用于汽车拖拉机的曲柄轴承，以及800KW以内的蒸汽涡轮机、750KW以内的电动机、500kW以内的发电机、375kW以内的压缩机和轧钢机等的轴承。

此种现有技术虽然硬度适中、还具有较良好的自润性，但是其塑性和冲击韧性较差，在室温下比较脆，经受冲击载荷时容易形成裂纹和剥落，使用寿命较短，所以在用途方面受到巨大制约，同时较高的锡含量需求使合金的成本提高。

综上，目前需要一种不仅成本较低，而且适应较高温度的工作环境同时材料的硬度、塑性及韧性都有所提高的铅基轴承合金。

发明内容

本发明的目的在于，通过改进合金成分设计并根据合金的特点优化生产工艺，提供一种提高了现有技术合金的硬度、塑性及韧性，增强耐高温能力并且大幅降低材料成本的铅基轴承合金及其生产方法。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：

一种铅基轴承合金，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：锡：10-13wt％，铜：8-10wt％，锑：10-13wt％，，磷：0.05-0.2wt％，铝0.5-1.5wt％，碳化硅颗粒：0.5-1.5wt％，余量为铅。

进一步地，由如下重量百分比的组分组成：锡：11-12wt％，铜：8.5-9.5wt％，锑：11-12wt％，，磷：0.75-0.15wt％，铝0.75-1.25wt％，碳化硅颗粒：0.75-1.25wt％，余量为铅。

进一步地，由如下重量百分比的组分组成：锡：11.5wt％，铜：9wt％，锑：11.5wt％，，磷：0.1wt％，铝1wt％，碳化硅颗粒：1wt％，余量为铅。

进一步地，其中所述碳化硅颗粒的粒径为100μm-300μm。

制备上述铅基轴承合金的方法，具有以下步骤：

1)按重量比为将铅、锡置于坩埚内熔炼，熔炼温度为330-350℃，熔炼时间为20-30分钟，制成母合金；

2)按重量比将铜、磷、铝以及碳化硅颗粒置于坩埚进行熔炼，熔炼温度为1100-1200℃，熔炼时间为30-40分钟，制成多元素合金；

3)将步骤1)和步骤2)中熔炼完成的母合金溶液以及多元素合金溶液转移至工频保温炉内，温度为500-700℃，用石墨棒进行搅拌，充分混合；

4)对混合后的合金液体取样进行成分检测；

5)开启所述工频保温炉的倾泻孔，将合金液体浇筑在金属模具中；

6)待完全冷却后将所述金属模具去除，进一步加工毛坯铸件。

本发明还提供了铅基轴承合金在制备轴承材料中的用途。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1、本发明提供了一种铅基轴承合金及其生产方法，同时满足了对改进材料的高硬度、高塑性、高韧性以及低成本的多种需要。

2、本发明提高铜的含量，并添加锑、磷、铝元素，提高了合金的熔点，满足了合金材料在较高工作温度条件中的要求。

3、在本发明中的合金生产工艺中，通过分别单独初熔炼铅、锑金属和其余金属得到母合金溶液和多元素合金溶液，再与其他多元素合金溶液共同熔炼，从而细化了合金中组织结果，进一步提高了合金的塑性和韧性。

具体实施方式

实施例1本发明的铅基轴承合金的制备

按照重量比为锡：10wt％，铜：8.5wt％，锑：12wt％，，磷：0.15wt％，铝1.5wt％，碳化硅颗粒：0.5wt％，余量为铅准备合金原料，其中碳化硅颗粒的粒径为100μm。

熔炼母合金溶液：按上述重量比将铅、锡置于坩埚内熔炼，熔炼温度为330℃，熔炼时间为30分钟，制成母合金溶液。

熔炼多元素合金溶液：按重量比将铜、磷、铝以及碳化硅颗粒置于坩埚进行熔炼，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为30分钟，制成多元素合金。