[发明专利]一种钢基复合铜轴套及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钢基复合铜轴套及其制备方法，涉及金属表面工程技术领域。本发明提供的钢基复合铜轴套包括基础钢基轴套和冶金结合在所述基础钢基轴套内壁上的铜合金熔覆层；所述铜合金熔覆层包括以下质量百分含量的组分：Sn 4.5％～5.5％，P 0.03％～0.35％，余量为Cu。本发明提供的钢基复合铜轴套，节约了贵重金属的使用；并且铜合金熔覆层冶金结合在基础钢基轴套内壁上，与钢基体熔合在一起，其强度接近钢套的强度；因此本发明提供的钢基复合铜轴套，与传统的整体式铜轴套相比，可显著降低成本，成本下降近40％，具有突出的节约、节能、环保的特点，并可显著提高轴套的强度。

技术领域

本发明涉及金属表面工程技术领域，特别涉及一种钢基复合铜轴套及其制备方法。

背景技术

铜轴套广泛应用于各种大型、重型机械上，是机械上的重要组成件。铜轴套在机器中的重要作用之一是固定和定位，另一个主要作用就是起到滑动轴承的作用。

铜轴套是以电解铜为原料配以多种微量金属元素，经高温烧结，通过气压离心铸造加工而成。铜轴套具有硬度高、耐磨性好、不易产生咬死现象等特性，并且具有较好的铸造性能和切削加工性能，在大气和淡水中具有良好的耐蚀性，在缺乏润滑剂或用水质润滑剂条件下，滑动性和自润滑性能良好。

铜轴套在实际生产中获得了较广泛的应用，但是其存在着下面两个主要问题：(1)成本问题：铜合金价格较高，尤其大型铜轴套，由于用铜量大，导致成本偏高；(2)强度问题：由于铜合金自身的材料属性，使得铜轴套各项力学性能较钢轴承低很多，由于其强度的问题限制了铜轴套更广泛的应用。

如何降低铜轴套的成本并提高铜轴套的强度，成为铜轴套未来要获得更广泛应用必须要解决的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢基复合铜轴套及其制备方法。本发明提供的钢基复合铜轴套，与整体式铜轴套相比，显著降低了轴套成本，节约了贵重金属；同时显著提高了轴套的强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钢基复合铜轴套，所述钢基复合铜轴套包括基础钢基轴套和冶金结合在所述基础钢基轴套内壁上的铜合金熔覆层；

所述铜合金熔覆层包括以下质量百分含量的组分：Sn 4.5％～5.5％，P0.03％～0.35％，余量为Cu。

优选地，所述铜合金熔覆层的厚度为3～4mm。

本发明提供了以上技术方案所述钢基复合铜轴套的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用激光熔覆的方法将铜合金粉末熔覆在所述基础钢基轴套内壁上，形成熔覆层；所述铜合金粉末包括以下质量百分含量的组分：

Sn 4.5％～5.5％，P 0.03％～0.35％，余量为Cu；

(2)对所述熔覆层进行机加工，得到钢基复合铜轴套。

优选地，所述基础钢基轴套的制备方法为：对无缝钢管进行外径、长度和内孔加工，得到基础钢基轴套；所述无缝钢管的内孔按照比所需成品轴套的内径大6～8mm的尺寸进行加工。

优选地，所述步骤(1)中激光熔覆的光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的直径为3mm；所述激光熔覆的扫描功率为3000～3300W，扫描速度为800～1200mm/min；所述激光熔覆的搭接率为30～50％。

优选地，所述步骤(1)中的激光熔覆为多层熔覆，所述激光熔覆的单层熔覆厚度为0.9～1.1mm。

优选地，所述步骤(1)中熔覆层的厚度为4.9～5.1mm。

优选地，所述步骤(1)中铜合金粉末的粒度为135～320目。