[发明专利]一种耐磨齿轮用铜基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨齿轮用铜基复合材料及其制备方法，由如下重量百分数的组分组成：碳化钛：2‑3％，锑：1‑2.5％，锡：7‑9％，锌：10‑12％，镍：0.5‑1.5％，铋：2‑3.5％，镧：0.02‑0.05％，铈：0.015‑0.0375％，余量为铜。将碳化钛材料通过本发明的制备方法均匀分布在铜、锑、锡、锌、镍、铋合金溶液当中，利用碳化钛高硬度的性能，实现合金材料的性能的进一步提升。本发明所得到的复合合金新材料具有更高的强度﹑硬度，从而满足材料在各种机械零部件中应用的要求。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种耐磨齿轮用铜基复合材料及其制备方法。

背景技术

碳化钛(TiC)，熔点高，导热性能好，硬度大，化学稳定好，不水解，高温抗氧化性好。高纯度的碳化钛粉末是一种由TiO2与炭黑在通氢气的碳管炉或调频真空炉内于1600℃--1800℃高温下反应制得的一种原材料。由于碳化钛硬度大，具有良好的力学性能，因此它是硬质合金生产的重要原料，可用于制造耐磨材料、切削刀具材料、机械零件等，还可制作熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚。

锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，广泛应用于各类耐磨轴瓦、轴套、法兰及齿轮等方面，尤其用于高速铁路装备。另外，随着我国机械工业的迅速发展发展，机械制造需要大批量高性能的合金或者复合材料，而可铸造性能优越的锡青铜将是必要的选择，但是其性能只有进一步提到才能满足相应的要求。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种耐磨齿轮用铜基复合材料，由如下重量百分数的组分组成：碳化钛：2-3％，锑：1-2.5％，锡：7-9％，锌：10-12％，镍：0.5-1.5％，铋：2-3.5％，镧：0.02-0.05％，铈：0.015-0.0375％，余量为铜。

进一步地，碳化钛：2.3％，锑：1.5％，锡：7.5％，锌：10.5％，镍：0.75％，铋：2.3％，镧：0.03％，铈：0.02％，余量为铜。

进一步地，碳化钛：2.5％，锑：1.8％，锡：8％，锌：11％，镍：1％，铋：2.6％，镧：0.035％，铈：0.025％，余量为铜。

进一步地，碳化钛：2.8％，锑：2％，锡：8.5％，锌：11.5％，镍：1.25％，铋：3％，镧：0.04％，铈：0.03％，余量为铜。

进一步地，碳化钛的纯度大于99.5％。

根据本发明的一种耐磨齿轮用铜基复合材料，，包括以下步骤：

1)按照配比将电解铜﹑锡﹑锑、锌、镍、铋置于中频电炉内，加热至1150-1200℃，熔炼时间为2-2.5小时；同时用耐高温石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌，合金完全熔化后进行保温；

2)将筛选完成后的碳化钛添加到保温完成的合金溶液表面，并开启搅拌装置进行搅拌，而后添加镧和铈并搅拌；

3)搅拌完成后进行保温，保温时间10-15分钟后，取样品采用光谱与化学分析方法，对材料成分进行检测，确定在设定范围之内；

4)重新升温至1200℃，并开启中频电炉的振动装置，振动频率为10 次/秒；采用连续铸造的方式将复合材料溶液铸造毛坯圆锭；

5)将毛坯圆锭放置箱式退火炉中进行热处理；

6)待退火完成的合金棒自然冷却后，采用高精度车床进行表面处理，完成后，包装并入库。

进一步地，步骤1)中熔化后的合金保温温度为1000℃，保温静置时间为20-25min。