專利名稱：鎳青銅-鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是涉及一種鎳青 銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面的鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法。
背景技術：
隨著汽車科技的進步，對汽車軸承材料特別是對用于大功率、高載荷的發動機使用的 銅合金軸承材料，提出了更高的要求，例如，要求軸承材料不含有害成分，符合環保要求； 要具有高強度，能滿足大功率和特大功率發動機的要求，還要求軸承材料能適應不同的環 境和工況下工作，具有抗應力腐蝕和化學腐蝕的能力。到目前為止，大功率發動機普遍使 用的軸承材料是鉛青銅合金軸承材料，這類軸承材料含有5%-40%的鉛，對環境會造成污 染。而且鉛不固容于銅，也不與銅發生合金化，僅作為減磨相獨立存在，破壞了銅合金基 體的連續性，削減了銅合金的機械承載能力。另外在發動機工作的過程中，軸承材料中的 鉛會被所產生的有機酸侵蝕，即軸承除被機械磨損外，還會遭受化學腐蝕，影響軸承的使 用壽命。而鎳青銅軸承材料則可以全面的滿足當代發動機技術對軸承的新要求。鎳青銅合 金具有更高強度和硬度，具有更高的機械承載能力，與傳統的鉛青銅軸承材料相比，其PV 值極限是 一 般傳統軸承材料的2倍。其屈服強度卻是鉛青銅的6倍。具 有強抗應力腐蝕和抗化學腐蝕性，可以在各種環境中得到應用。例如，用于制造飛機起落 架套管、賽車發動機中的閥座、氣門套管，特高載荷，特高轉速發動機中的連桿襯套和軸 瓦，具有較低的摩擦系數，可減少發生摩擦咬合而造成的事故。另外，與傳統的鉛青銅軸 承材料相比，它不含重金屬鉛，符合環保的要求。它的缺點是鎳的價格很貴。本發明的目 的是發明一種以鋼為基材，以鎳青銅合金為軸承合金層/襯層的鋼-鎳青銅復合材料，用于 制造軸瓦、軸套和墊片，從而達到既保持鎳青銅合金的優異的軸承性能，又大大降低成本 的目的。

發明內容
本發明的目的是提供一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是提供 一種鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面的鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料及其 制造方法。本發明解決了大功率、高載荷的發動機使用的銅鉛合金軸承材料強度不高、機械承載能力差的問題，彌補了現有技術銅鉛合金軸承材料抗應力腐蝕和抗化學腐蝕性能力 低、而且重金屬鉛具有污染環境的不足，填補了高綜合機械性能環保型銅合金雙金屬軸承 材料生產的空白。
本發明的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料是層狀結構，基層為低碳優質碳素鋼材 料，表層為鎳青銅合金，鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面。 作為優選的技術方案
如上所述的復合雙金屬軸承材料，其中，所述的層狀結構是上下兩層或里外兩層。對 于板狀結構，只需要在鋼板的使用面復合鎳青銅材料，鎳青銅材料和鋼板就形成上下層關 系；軸結構、孔結構或其它形式則是在軸的四周表面、孔的內表面或各受力面燒結上鎳青 銅材料，形成里面(或芯層)是鋼、外面受力面是鎳青銅的鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料。.
如上所述的復合雙金屬軸承材料，其中，所述的低碳優質碳素鋼材料基層是平板。事 實上，目前鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料主要擬用于軸瓦、軸套、墊片或墊圈等，因而 主要是先得到平板狀鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料，再進一步成型。
如上所述的復合雙金屬軸承材料，其中，所述的鎳青銅合金的化學成分按重量百分比 計為鎳1 16%，錫5 9%，鋅0 2%，銅72.5 94%，其它雜質含量總和不超過0.5%。
如上所述的復合雙金屬軸承材料，其中，所述的低碳優質碳素鋼的碳含量小于等于 0.25%。
本發明還提供了一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法，也就是一種采用粉 末冶金燒結法原理把鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面形成鎳青銅一鋼復合雙
金屬軸承材料的制造方法，包括以下步驟
(1) 用鋪粉裝置或自動鋪粉機，在經過預處理的低碳優質碳素鋼鋼板上，均勻地鋪 滿一層一定厚度鎳青銅合金粉，所鋪鎳青銅合金粉的厚度根據所需材料合金層厚度的要求 而定；
(2) 在還原性保護氣氛下，在燒結爐中進行初次燒結，簡稱初燒，燒結溫度760 870 °C，燒結時間15 100分鐘；
(3) 初軋校平，把初次燒結后的材料在冷軋機上進行冷軋，軋制至按工藝要求設計 的預先設定的厚度，軋制精度控制在土0.01mm;
(4) 在還原性保護氣氛下，在燒結爐中再次進行燒結，簡稱復燒，燒結溫度為850 960°C，時間為15 100分鐘；(5)精軋校平，經過再次燒結后的材料再次在冷軋機上進行精軋，軋制至按工藝要 求設計的預先設定的厚度，軋制精度控制在士0.01mm。
如上所述的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的低碳優質 碳素鋼鋼板的預處理包括鋼板表面除油、除銹后，再鍍銅或打毛。
如上所述的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的還原性保 護氣氛是氫氣、氨分解氣或氫氣和氮氣混合氣保護氣氛，氫氣和氮氣的混合比例為氫氣 氮氣為5% 95%: 95% 5%。
如上所述的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的燒結爐是 網帶式連續燒結爐或自動連續燒結爐。
如上所述的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法，其中，所述的鎳青銅合 金粉的顆粒直徑不大于0.25mm。
本發明的有益效果是
本發明的一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料，具有很高強度和硬度，可以承受很高 的載荷，具有強抗應力腐蝕和抗化學腐蝕性，可以在各種環境中得到應用，具有較低的摩 擦系數，可減少發生摩損咬合造成事故；與傳統的鉛青銅軸承材料相比，它不含重金屬鉛， 符合環保的要求；既保持了鎳青銅合金的優異的軸承性能，又大大降低了成本。本發明的 一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法設備投入少，工藝先進，生產成本較低； 采用本發明方法制造的鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料，具有更高的強度、更好的潤滑性 和在嚴苛負重環境下的耐磨性，尤其在海水、含氯化物和硫化物中表現出極佳的耐腐蝕開 裂性能和抗應力腐蝕開裂性能。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限 定的范圍。 實施例1
1. 生產材料規格為總厚度2. 5X合金寬度120 mm，合金厚度為0. 5mm的鎳青銅-鋼復 合雙金屬軸承材料板材。2. 鋼板準備選用SPCC牌號的優質碳素鋼鋼板，將大張的鋼板剪切成設計的2. 5 X 126 X625腿，進行除油除銹，改軋至2. 0±0. 01X126X780咖，并校平，平面度《0. 5mm。
3. 合金粉末準備，采用高壓水霧化的方法制取鎳青銅合金粉末，粉末的化學成分按重 量百分比計，鎳(Ni) 1.0%,錫(Sn) 8.0%,鉛(Pb) 0.01%，鋅(Zn) 0.2M，磷(P) 0. 1%，雜質總量0. 5%,余量為銅
4. 按設計的成品為0. 5 mm的合金層厚度計,鋪粉厚度為0. 85 mm，將合金粉末均勻的 鋪在預處理好的鋼板上，并在通有氨分解氣還原性保護氣氛的履帶式燒結爐中進行 燒結，第一次燒結(初燒)溫度為850。C。燒結時間為20分鐘，使合金粉末之間， 合金粉末和鋼板之間有一定的結合強度。
5. 初軋校平，把初燒后的材料在冷軋機上進行冷軋，軋制至2.60 mm的厚度，精度控 制在土0.01mm。初軋的目的是提高合金的密度。
6. 復燒。將初軋好的材料，在88(TC的溫度下進行再次燒結(復燒)，燒結時間為20 分鐘，使合金之間，合金和鋼板之間的結合強度進一步提高。
7. 精軋及校平。經過復燒后的材料，進行軋制(精軋)，軋制后厚度為2. 50±0. 01 mm， 其目的是進一步提高合金的密度，并所要求的鎳青銅雙金屬材料的厚度。
實施例2
生產材料規格為總厚度3.5X合金寬度100 mm，合金厚度為0.80 mm，的鎳青銅-鋼 復合雙金屬軸承材料板材，選用St37-2G牌號的優質碳素鋼結構鋼板，將鋼板剪切成寬度 106 mm和長度600 mm的條料，進行表面除油、除銹，改軋2. 70 mm的厚度，并校平。合 金粉末準備，采用高壓水霧化的方法制取鎳青銅合金粉末，粉末的化學成分按重量百分比 計，鎳(Ni) 9.0%，錫(Sn) 6.0% ,鉛(Pb) 0.01% ，鋅(Zn) 0.2% ，雜質總量0.5%，余
量為銅的合金粉末均勻的鋪在已處理好的鋼板上，并放在通有還原性保護氣氛燒結爐中進 行燒結，其余的生產工藝同實施例l 。
實施例3
生產材料規格為總厚度5.0X合金寬度140 mm，合金厚度為1. 5mm，的鎳青銅-鋼復 合雙金屬軸承材料板材，選用SS400牌號的優質碳素鋼結構鋼板，將鋼板剪切成寬度146 mm 和長度650 mm的條料，進行表面除油、除銹，改軋至3.50 mm厚度，并校平。合金粉末 準備，采用高壓水霧化的方法制取鎳青銅合金粉末，粉末的化學成分按重量百分比計，鎳(Ni) 15.0%，錫(Sn)8. 0% ,鉛(Pb) 0.01% ，鋅(Zn) 0.5% ，雜質總量0.5%，余量為銅 的合金粉末均勻的鋪在已處理好的鋼板上，并放進燒結爐在還原性保護氣氛中進行燒結， 其余的生產工藝同實施例1。
權利要求
1.一種鎳青銅一鋼復合雙金屬軸承材料，其特征是所述的復合雙金屬軸承材料是層狀結構，基層為低碳優質碳素鋼材料，表層為鎳青銅合金，鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面。
全文摘要
本發明提供了一種鎳青銅—鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法，特別是涉及一種鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面的鎳青銅—鋼復合雙金屬軸承材料及其制造方法。本發明的一種鎳青銅—鋼復合雙金屬軸承材料是層狀結構，基層為低碳優質碳素鋼材料，表層為鎳青銅合金，鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料的表面。本發明的一種鎳青銅—鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法是一種采用粉末冶金燒結法原理把鎳青銅合金燒結在低碳優質碳素鋼材料表面形成鎳青銅—鋼復合雙金屬軸承材料的制造方法。
文檔編號C22C9/00GK101301802SQ200810039660
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月26日 優先權日2008年6月26日
發明者何光志, 周劍平, 溫世達, 陳進添 申請人:上海核威實業有限公司