專利名稱：鋁基大功率中低速滑動軸承及制造方法
技術領域：
本發明涉及滑動軸承的制備，特別是鋁基大功率中低速滑動軸承及制造方法。
背景技術：
軸瓦是內燃機中的重要零件之一，其性能與結構不僅影響內燃機的性能、工作可靠性和壽命，而且影響內燃機本身的結構設計；軸頸工作時，由于其本身自重較大，加上外加負荷，將產生很大的離心力 和軸向推力；特別是當運行工況發生變化時，還可能產生更大的旋轉扭矩和瞬間的軸向推力和反推力，可見，軸承在工作時載荷很大；同時，由于軸頸重載旋轉，對軸承的耐磨性具有較高的要求。現有技術中的滑動軸承，如公開號為CN102278373A的發明專利申請所公開的一種耐高溫的自潤滑滑動軸承，屬于滑動面主要由納米級天然魚鱗石墨構成的滑動軸承技術領域，包括軸承主體，所述軸承主體由天然魚鱗石墨、銅和二氧化鑰組成；所述天然魚鱗石墨純度為99. 9%，天然魚鱗石墨含量在軸承主體中所占比例為35-70% ;所述銅純度為99%，銅含量在軸承主體中所占比例為25-60% ;所述二氧化鑰純度為99%，二氧化鑰含量在軸承主體中所占比例為3-8% ;及一種耐高溫的自潤滑滑動軸承的制備方法，其是由納米級天然魚鱗石墨粉、納米級銅粉和微米級二氧化鑰粉經機械混合均勻，壓制成型，再由燒結爐燒結而成；此種滑動軸承抗拉強度較差。又如公開號為CN101082094A的發明專利申請所公開的一種滑動軸承用鋁合金，屬于材料科學領域；它的化學成分組成為(重量百分比)
Sn: 5. 0-8. 0 ；Cu: I. 5-2. 5 ；Ni:0. 6-1. 9 ；Si:0. 2-0. 8 ；Fe:0. 3-0. 7 ；Mn:0. 05-0. I ；Mg:0.4-0.9 ；Ti:0. 1-0. 5 ；Zn:0. 4_0. 7 ;用此種鋁合金制備的軸瓦磨擦系數及磨損率較高。

發明內容
本發明的目的是提供鋁基大功率中低速滑動軸承，它具有較高的抗拉強度及較低的摩擦系數、較低的磨損率。本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、0. 1-0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成0. 7-1. 3%銅、0. 6-0. 9% 鎂、0. 9-1. 5%鎳、5. 5-7. 0%錫、0. 2-0. 4%硅、0. 5-0. 7%鐵、0. 05-0. 1%錳、0. 1-0. 2%鈦，余量為鋁。石墨的平面層與平面層之間以低鍵能的范德華力結合，在摩擦的過程中容易發生滑移；然而平面層內碳原子之間的共價鍵能較強，在層間產生滑移時，平面層卻不會發生崩潰，因此具有優良的潤滑性能，應用于本發明，使本發明可以具有較低的摩擦系數；然而石墨含量越大，此種滑動軸承的抗拉強度越小，因此，在保證此種滑動軸承不但具有較低的摩擦，同時又具有良好的拉伸性能，通過發明人的不斷實驗總結，石墨的含量應為6-9%。同時，適量鈦及硅的加入也有利于提高石墨在鋁合金中的分布均勻度。
適量銅的加入，有利于提高鋁合金的耐磨損度及延展性。鎳質堅硬具有良好的可塑性及耐腐蝕性，有利于提高鋁合金的耐腐蝕性、可塑性及機械強度。適量錫的加入有利于提高鋁合金的延展性。適量錳的加入有利于提高鋁合金的抗疲勞度。 稀土的添加，可以改善本發明的物理化學性能，并提高本發明室溫及高溫機械性能；且可提高鋁合金的流動性能；木發明添加的稀土主要是利用稀土原子在品界上偏聚與其它元素交互作用，引起晶界的結構、化學成分和能量的變化，并影響其它元素的擴散和新相的成核與長大，最終導致合金組織與性能的變化；一方面，稀土可以起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用，提高了合金軸瓦的硬度；另一方面，還能抑制這些夾雜在晶界上的偏祈；稀土加入合金中生成球狀稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的長條狀MnS夾雜，使硫化物形狀得到控制，提高了本發明的熱塑性；稀土使棱角狀高硬度的氧化鋁夾雜轉為球狀硫氧化物及鋁酸稀土，有利于提高本發金明的疲勞性能。通過實驗發現，純鋁基復合材料中，石墨顆粒的含量軸向變化很大，然而隨著鎂含量的增加，差異逐漸減小，當鎂含量達到0. 6-0. 9%的時候，石墨顆粒含量更高，且石墨在復合材料中的濃度差更低，然而，加入過量的鎂將再次導致石墨濃度差上升，因此，加入適量的鎂有利于使石墨顆粒均勻分布于鋁合金基體中；且通過實驗發現，對于純鋁基復合材料，拉伸斷口中存在大量斷裂的石墨顆粒，并且以石墨顆粒為中心成為裂紋源的萌發區域，正是這些裂紋源的存在使得材料在較低強度下即生斷裂；通過對斷口的分析表明純鋁基復合材料的斷裂方式為脆性斷裂；而對于具有0. 6-0. 9%的鎂的鋁基復合材料中，拉伸斷口存在的石墨顆粒很少，說明均勻分布的石墨顆粒減小了裂紋源的聚集和應力集中的可能性，使得材料具有更高的抗拉強度，且其斷口處有明顯的韌窩存在屬于韌性斷裂；同時石墨顆粒在鋁合金基體中的均勻分布，使得石墨顆粒在摩擦表面形成更好的固體潤濕層。作為本發明的優選，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。作為本發明的優選，所述稀土由如下質量比的材料構成65-70%鈰、28-35%鑭、0. 5-1% 釹、0. 5-1% 鐠。作為本發明的優選，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、0. 3% 稀土、I. 0% 銅、0. 8%鎂、I. 2% 鎳、6. 0% 錫、0. 3%硅、0. 6% 鐵、0. 08% 錳、0. 15% 鈦，余量為招。本發明的另一目的在于提供鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，它包括如下步驟
(1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設置燕尾槽；
(b)進行掛錫處理；
(c)對經步驟(b)處理的鋼管內壁進行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻。
(3)對鋼管進行預熱，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成品；
(4)將步驟(3)形成的半成品進行熱處理后精加工形成滑動軸承。燕尾槽的設置有利于增加軸瓦材料增強與鋼管之間的結合力；掛錫處理是提高鋼管與軸瓦材料之間親和性，鍍銅處理是進一步提高鋼管與軸瓦材料的結合力；石墨粉粒與鋁熔體之間的潤濕性極差，同時由于未經處理的石墨粉表面附著有機物，吸附有氣體水分等物質更加破壞了其與鋁熔體的潤濕性；在石墨粉表面鍍銅，以鍍銅石墨粉與鋁熔體結合，則有效改善了石墨粉與鋁熔體之間的潤濕性，從而有利于提高滑動軸承的機械性能并降低摩擦系數；在鍍銅石墨粉加入時，鋁熔體應已處于被攪拌狀態，在倒入鍍銅石墨粉時，應倒于鋁熔體由于攪拌而形成的旋渦中，以有利于提高石墨粉分散的均勻度；為使熔體具有良好的流動性，同時防止高溫燒損金屬，通過實驗表明，攪拌溫度在1650-1800°C時，石墨粉含量較高，且分散均勻同時具有較好的流動性，有利于提高石墨與鋁熔體之間的濕潤性；隨著攪拌速度的增加石墨粉的分散均勻度明顯增加，石墨粉含量明顯增加，但速度達到1400r/min時，石墨粉含量開始下降；因此，攪拌速度為1200-1400r/min。
作為本發明的優選，所述燕尾槽的槽深為0. 5-lmm，槽底寬4. 0-6. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10° -15°，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為 15。-20。。燕尾槽的槽深越深雖能提高軸瓦材料與鋼管之間的結合力，但鋼管本身的物理性能降低；槽底寬越大雖能提高軸瓦材料與鋼管之間的結合力，但鋼管本身的物理性能降低；燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角越大，則燕尾槽開口越大，軸瓦材料進入燕尾槽的量越多，但軸瓦材料也易流出燕尾槽，從而影響軸瓦材料與鋼管之間的結合力，同時由于此角度而產生的燕尾槽開口的大小也影響軸瓦材料與鋼管之間的結合力，通過發明人的不斷實驗證明，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為15° -20°最為適宜；燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10° -15°，是指燕尾槽傾斜于鋼管的中軸線，此角度越小軸瓦與鋼管之間的流動性越差，但其抗拉伸強度越小；隨著此角度增大，軸瓦與鋼管之間的抗拉伸強度變大，流動性增強，當此角大于18°時，其抗拉伸強度開始變弱；經發明人不斷實驗，發現此角度為10° -15°最為適宜。作為本發明的優選，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(a)與步驟(b)之間還包括在鋼管澆注面進行的噴丸步驟。噴瓦步驟的作用是增加鋼管澆注面的粗糙度，從而進一步增強軸瓦材料與鋼管之間的結合力。作為本發明的優選，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(b)之后還包括掛錫鎳合金的步驟。進一步提聞軸瓦材料與鋼管之間的未和力以提聞兩者之間的結合力。作為本發明的優選，所述鋁合金的制備依次包括如下步驟
:.1依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
:2步驟::1中的金屬全部熔化時，壓入鋁，并升高溫度至1650-1800°C，繼續攪拌；；1)保持攪拌，當鋁完全熔化時加入稀土，當稀土全部熔化后，繼續攪拌5-10min。作為本發明的優選，所述鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉。本發明還另提供一種鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，它依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進行攪拌；
(3)將經步驟(2)合金溶液在真空下靜置4-5min，靜置溫度為760-800°C；
(4)澆鑄形成鑄態復合材料； (5)將鑄態材料進行熱軋形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進行復合軋制形成滑動軸承。作為本發明的優選，所述鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350-450°C下保溫30_90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導電性的預處理步驟；
(c)化學鍍銅在溫度為35-45°C的環境下，將石墨粉與還原劑鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45-55g/L的硫酸銅溶液，繼續攪拌30-40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉。步驟(a)是為了清除石墨粉表面粘覆的污物。石墨粉表面銅鍍層的優劣直接影響石墨粉與鋁熔體的潤濕性，由于非金屬材料通常是不導電的，無法直接用電沉積方法沉積金屬層，因而進行非金屬鍍覆的前提是使鍍件表面獲得一定的導電性，以使鍍層與非金屬基體具有良好的結合力。銅離子的濃度直接影響石墨粉表面銅的增重率與鍍層質量，因此，在鋅粉用量為13g/L，醋酸用量為lml/g，施鍍溫度為40°C，反應時間為40min條件下，對硫酸銅的用量進行實驗，隨著硫酸銅濃度由20g/L至55g/L不斷提高，石墨粉表面的銅的增重率先呈線性增力口，直至45g/L時，趨于平緩；因此，在保證鍍層質量的基礎下，又浪費過剩的銅離子，硫酸銅的濃度為45-55g/L。醋酸的作用一方面分散石墨粉，防止其在鍍液中團聚，另一方面作為弱酸來調節PH值為置換反應提供酸性環境并調節反應速度；在實驗中發現，隨著醋酸加入量的增加，石墨粉由團聚逐漸分散良好，且石墨粉的銅含量也不斷增加，當醋酸的加入量達到0. 8g/L時，銅含量的增加率明顯減小，當加入量大于lg/L時，鍍銅含量開始下降，因此，為使石墨粉表面具有的銅鍍層，醋酸的加入量為0. 8-lg/L。同時，實驗表明，隨著反應溫度的增加反應速度加快，當溫度達到35°C時，石墨粉表面銅含量達到最大值，當溫度大于45°C時，銅含量開始下降；因此，為使石墨粉表面具有良好的銅鍍層，反應溫度應為35-45°C。通過實驗證明，硫酸招的加入有利于提聞鍛層的均勻度以進一步提聞石墨粉與招熔體之間的潤濕性，鍍銅石墨塊與鋁熔體之間的接觸角減小了約60% ;并控制鍍銅石墨粉的粒徑大致在105. 15-110. 12微米之間，鍍層在200-250nm之間；同時由于鋁離子的存在，也更有利于石墨粉與鋁熔體的結合。作為本發明的優選，所述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(2)預處理，具有依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸10-20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機抽去水分；
.2敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20-25g/L，之后將
經粗化的石墨粉置于敏化液中煮沸5-8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽去水分；
:2活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于石墨
粉中在25-35°C攪拌8-15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽干。粗化是利用硝酸的強氧化性使其與石墨基體表面發生氧化、磺化等反應，在表面生成較多極性基團，如輕基、擬基、橫基等，極大提聞石墨表面未水性，有利于電沉積反應進行，同時石墨粉在粗化液蝕刻作用下，表面形成很多凹坑，使其表面微觀粗糙度增加，從而增加鍍層與石墨的結合力；通過實驗證明，在硝酸的濃度為20-25ml/L時，鍍層與石墨之間的結合力最大。敏化的作用是使經粗化后的石墨粉表面吸附一層還原性物質，本發明為氯化亞錫敏化液中含有的還原性二價錫離子；實驗表明，當氯化亞錫濃度低于20g/L時，石墨粉聚集成塊，鍍層顏色較暗，效果不好，當濃度達到20g/L時，明顯提高了活化效果，鍍銅含量顯著增加，當濃度高于25g/L時，鍍銅含量增加明顯平緩。活化作用是使經敏化處理的石墨顆粒浸入含氧化劑的溶液中，使石墨表面形成一層有催化活性的金屬層；實驗表明，當硝酸銀濃度為3-3. 5g/L時，石墨粉分散較為均勻，且鍍層與石墨粉的結合力較強。作為本發明的優選，所述步驟(2)中攪拌溫度為1650-1800°C，攪拌速度為1200-1400r/mino作為本發明的優選，所述步驟(5)具有為先將鑄態復合材料置于馬弗爐中在400-500°C下均勻化4-5h，然后在軋制，軋制速度為7-9m/min，開軋的溫度為400_450°C，終軋溫度為350-400°C，最后在300-350°C下退火1-1. 5h，以形成軋帶。上述熱軋方式，使軋帶的成品率達到99. 8%，同時也有利于提高軋帶的機械強度，相比鑄態復合材料，軋帶的抗拉強度增加了 48%，延伸率提高了 100%。作為本發明的優選，所述步驟(6)具有為先將鋼板進行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在450-500°C下保溫0. 5-lh，然后在軋制溫度為450-500°C下軋制復合，最后在350-400°C下退火l_2h。綜上所述，本發明具有以下有益效果本發明提供的鋁基大功率中低速滑動軸承 具有良好的抗拉強度與較低的摩擦系數且此種鋁基大功率中低速滑動軸承特別適用于船舶用，普通的船用軸承其使用功率較低，可靠性較差，壽命較短，本發明提供的鋁基大功率中低速滑動軸承不僅具有較高的使用功率，且壽命較長，更具有優良的抗疲勞強度、順應性、結合強度等性能，為船舶航提供較高的可靠性。
具體實施例方式本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。實施例I :一種鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料 制備而成6%鍍銅石墨粉、0. 1%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成0. 7%銅、0. 6%鎂、0. 9%鎳、5. 5%錫、0. 2%硅、0. 5%鐵、0. 05%錳、0. 1%鈦，余量為鋁。所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實施例的稀土由如下質量比的材料構成65%鈰、34%鑭、0. 5%釹、0. 5%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，它包括如下步驟
(1)10號鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為0. 5mm,槽底寬4. Omm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10°，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為15。；
(b)對鋼管澆注面進行噴丸處理并清洗；
(c)進行掛錫處理；
(d)進行掛錫鎳合金處理；
(e)對經步驟(d)處理的鋼管表面進行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻；攪拌速度為1200r/min，攪拌時間為8min，攪拌溫度為1650°C ；
(3)對鋼管進行預熱，預熱溫度為450°C，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進行熱處理后精加工形成滑動軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
:1依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
步驟:X中的金屬全部熔化時，壓入鋁，并升高溫度至1650°C，繼續攪拌；
■I保持攪拌，當鋁完全熔化時加入稀土，當稀土全部熔化后，繼續攪拌5min。實施例2 :—種鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成9%鍍銅石墨粉、0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成1. 3%銅、0. 9%鎂、I. 5%鎳、7. 0%錫、0. 4%硅、0. 7%鐵、0. 1%錳、0. 2%鈦，余量為鋁。
所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實施例的稀土由如下質量比的材料構成70%鈰、28%鑭、1%釹、1%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，它包括如下步驟
(1)10號鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面設置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為1mm，槽底寬6.5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為15°，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為20° ;
(b)對鋼管澆注面進行噴丸處理并清洗；
(c)進行掛錫處理；
(d)進行掛錫鎳合金處理；
(e)對經步驟(d)處理的鋼管表面進行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻，攪拌速度為1400r/min，攪拌溫度為1800°C，攪拌時間為IOmin ；
(3)對鋼管進行預熱，預熱溫度為450°C，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進行熱處理后精加工形成滑動軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
11依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
.2步驟:1中的金屬全部熔化時，壓入鋁，并升高溫度至1800°C，繼續攪拌；
11保持攪拌，當鋁完全熔化時加入稀土，當稀土全部熔化后，繼續攪拌lOmin。實施例3 :—種鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、0. 3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成:1%銅、0. 8%鎂、I. 2%鎳、6. 0%錫、0. 3%硅、0. 6%鐵、0. 08%錳、0. 15%鈦，余量為鋁。所述稀土為鋪或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實施例的稀土由如下質量比的材料構成68%鈰、30%鑭、1%釹、1%鐠。上述鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，它包括如下步驟
(I)鋼管的處理，依次包括如下步驟
Ca)在鋼管的澆注面設置燕尾槽；所述燕尾槽的槽深為0. 8mm,槽底寬5. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為12°，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為18。；
(b)對鋼管澆注面進行噴丸處理并清洗；
(c)進行掛錫處理；(d)進行掛錫鎳合金處理；
(e)對經步驟(d)處理的鋼管表面進行鍍銅處理；
(2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉；鍍銅石墨粉中銅的含量為45%，其余為石墨粉；
(b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻；攪拌速度為1300r/min，攪拌溫度為1700°C，攪拌時間為9min ；
(3)對鋼管進行預熱，預熱溫度為50(TC，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成
品;
(4)將步驟(3)形成的半成品進行熱處理后精加工形成滑動軸承。上述鋁合金的制備依次包括如下步驟
::1.依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌；
③步驟①中的金屬全部熔化時，壓入鋁，并升高溫度至1700°C，繼續攪拌；
a保持攪拌，當鋁完全熔化時加入稀土，當稀土全部熔化后，繼續攪拌8min。實施例4 :與實施例I或2或3的區別之處在于，鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進行攪拌，攪拌溫度為1650°C，攪拌速度為1200r/min ；
(3)將經步驟(2)合金溶液在真空下靜置4min，靜置溫度為760°C；
(4)澆鑄形成鑄態復合材料；
(5)將鑄態材料進行熱軋形成軋帶先將鑄態復合材料置于馬弗爐中在400°C下均勻化4h，然后在軋制，軋制速度為7m/min，開軋的溫度為400°C，終軋溫度為350°C，最后在300°C下退火lh，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進行復合軋制形成滑動軸承先將鋼板進行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在450°C下保溫0. 5h，然后在軋制溫度為450°C下軋制復合，最后在350°C下退火Ih。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
Ca)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350°C下保溫30min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導電性的預處理；
(c)化學鍍銅在溫度為35°C的環境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45g/L的硫酸銅溶液，繼續攪拌30min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍛銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 8g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預處理，依次包括如下步驟:.1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸lOmin，之后用水洗至中性后用真空抽濾機抽
去水分；硝酸的濃度為20ml/L ；
I:敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20g/L，之后將經粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸5min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽去水分；
a活化，往硝酸 銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在25°C攪拌8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽干；硝酸銀濃度為3g/L。實施例5 :與實施例I或2或3的不同之處在于，
鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進行攪拌，攪拌溫度為1800°C，攪拌速度為1400r/min ；
(3)將經步驟(2)合金溶液在真空下靜置5min，靜置溫度為800°C；
(4)澆鑄形成鑄態復合材料；
(5)將鑄態材料進行熱軋形成軋帶先將鑄態復合材料置于馬弗爐中在500°C下均勻化5h，然后在軋制，軋制速度為9m/min，開軋的溫度為450°C，終軋溫度為400°C，最后在350°C下退火I. 5h，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進行復合軋制形成滑動軸承先將鋼板進行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在500°C下保溫lh，然后在軋制溫度為500°C下軋制復合，最后在400°C下退火2h。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在450°C下保溫90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導電性的預處理；
(c)化學鍍銅在溫度為45°C的環境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為55g/L的硫酸銅溶液，繼續攪拌40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為lg/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預處理，依次包括如下步驟
::1:粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機抽
去水分；硝酸的濃度為25ml/L ；
:2敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為25g/L，之后將經粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽去水分；$活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在35°C攪拌15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽干；硝酸銀濃度為3. 5g/L。實施例6 :與實施例I或2或3的不同之處在于，
鋁基大功率中低速滑動軸承的制備方法，依次包括如下步驟
(1)鋁合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中進行攪拌，攪拌溫度為1700°C，攪拌速度為1300r/min ；
(3)將經步驟(2)合金溶液在真空下靜置4.5min,靜置溫度為780°C ；
(4)澆鑄形成鑄態復合材料；
(5)將鑄態材料進行熱軋形成軋帶先將鑄態復合材料置于馬弗爐中在450°C下均勻化4. 5h，然后在軋制，軋制速度為8m/min，開軋的溫度為430°C，終軋溫度為380°C，最后在330°C下退火1.2h，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進行復合軋制形成滑動軸承先將鋼板進行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在480°C下保溫0. 8h，然后在軋制溫度為480°C下軋制復合，最后在360°C下退火I. 5h。步驟(I)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在400°C下保溫60min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導電性的預處理；
(c)化學鍍銅在溫度為40°C的環境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為50g/L的硫酸銅溶液，繼續攪拌35min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 9g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預處理，依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸15min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機抽
去水分；硝酸的濃度為23ml/L ；
敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為22g/L，之后將經粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸7min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽去水分；
(I活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄 清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在30°C攪拌12min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設備抽干；硝酸銀濃度為3. 2g/L。下表為各實施例中滑動軸承的部分性能及參考的標準TO/10/1000/1Qi N/mti:^
實施例 I。283^,
實施例 rUTl^285^.
實施例 3+52 00<-300 -:*
實施例 4.*+>175*...21 (m-
實施例5-lW277^.
實^ &例 6十.'18 0i 280*.1
TS06279; 2006 CE)~~90-120,)200-250^ ,
Al Sil 2C 福!Ni.P
上述硬度檢測參考GB639-86《金屬布式硬度試驗方法》;抗拉伸強度檢測參考GB228-87《金屬拉伸試驗方法》。下表為各實施例中的部分性能與對比件的比較
I摩擦系數磨損性能
(潤滑)—載..荷.........時詞—^I轉速I平均磨損量
JfIN hr/mtn tug
實施例 I070031300F12000, 5/0.8
實施例 20031300F12000, 6/0,9
實施例 3070033000"!2000,4/0,6
實施例 40700353000 I2000, 6/0. 9
實施例 50, 00343000 I2000, 5/0,9
實施例 6(I 0033 3000 I2000,4/0.8
對比件 oTwo 3000~1 200 5777171
對比件為期刊名為《機械工程材料》2003年7月公布的第27卷第7期《新型鋁基滑動軸承合金的性能與應用》中所述的TZS88。磨損性能的檢測參考GB12444. 1-90《金屬磨損試驗方法MM磨損試驗》。
權利要求
1.鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，其特征在于，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、O. 1-0. 3%稀土,余量為招合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成0. 7-1. 3%銅、O. 6-0. 9%鎂、O. 9-1. 5%鎳、5. 5-7. 0%錫、O. 2-0. 4% 硅、O. 5-0. 7% 鐵、O. 05-0. 1% 錳、O. 1-0. 2% 鈦，余量為鋁。
2.根據權利要求I所述的鋁基大功率中低速滑動軸承，其特征在于，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。
3.根據權利要求2所述的鋁基大功率中低速滑動軸承，其特征在于，所述稀土由如下質量比的材料構成65-70%鈰、28-35%鑭、O. 5-1%釹、O. 5_1%鐠。
4.根據權利要求I或2或3所述的鋁基大功率中低速滑動軸承，其特征在于，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成8%鍍銅石墨粉、O. 3%稀土、I. 0%銅、O. 8%鎂、I. 2%鎳、6. 0% 錫、O. 3% 硅、O. 6% 鐵、O. 08% 錳、O. 15% 鈦，余量為鋁。
5.上述權利要求所述鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，它包括如下步驟 (1)鋼管的處理，依次包括如下步驟 Ca)在鋼管的澆注面設置燕尾槽； (b)進行掛錫處理； (c)對經步驟(b)處理的鋼管內壁進行鍍銅處理； (2)軸瓦材料的制備，依次包括如下步驟 Ca)將石墨粉置于熔融的銅液中，攪拌均勻，形成鍍銅石墨粉； (b)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁合金中，攪拌均勻； (3)對鋼管進行預熱，之后在鋼管上離心澆注軸瓦材料，形成半成品； (4)將步驟(3)形成的半成品進行熱處理后精加工形成滑動軸承。
6.根據權利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述燕尾槽的槽深為O. 5-lmm，槽底寬4. 0-6. 5mm ;燕尾槽與鋼管徑向中截面之間形成的較小角為10。-15°，燕尾槽的側壁與底面之間形成的較小角為15° -20°。
7.根據權利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(a)與步驟(b)之間還包括在鋼管澆注面進行的噴丸步驟。
8.根據權利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述步驟(I)鋼管的處理中的步驟(b)與步驟(c)之間還具有掛錫鎳合金的步驟。
9.根據權利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述鋁合金的制備依次包括如下步驟 X依次將銅、鎂、鎳、錫、硅、鐵、錳及鈦置于坩鍋中熔化后攪拌； I步驟.I中的金屬全部熔化時，壓入鋁，并升高溫度至1650-1800°c，繼續攪拌； 5:保持攪拌，當鋁完全熔化時加入稀土，當稀土全部熔化后，繼續攪拌5-10min。
10.根據權利要求5所述的鋁基大功率中低速滑動軸承的制造方法，其特征在于，所述鍍銅石墨粉中銅的含量為40-50%，其余為石墨粉。
全文摘要
本發明涉及滑動軸承的制備，特別是鋁基大功率中低速滑動軸承及制造方法。本發明是通過以下技術方案得以實現的鋁基大功率中低速滑動軸承，包括鋼制外層及鋁基軸瓦，所述鋁基軸瓦由如下質量比的材料制備而成6-9%鍍銅石墨粉、0.1-0.3%稀土，余量為鋁合金；所述的鋁合金由如下質量比的材料制備而成0.7-1.3%銅、0.6-0.9%鎂、0.9-1.5%鎳、5.5-7.0%錫、0.2-0.4%硅、0.5-0.7%鐵、0.05-0.1%錳、0.1-0.2%鈦，余量為鋁。本發明具有較高的抗拉強度及較低的摩擦系數、較低的磨損率。
文檔編號B22D19/08GK102619878SQ201210043208
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者張國強 申請人:杭州錢王機械有限公司