專利名稱：鋁基軸承合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁基軸承合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鋁基軸承合金ZAlSn6CulNIl，這種合金的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性、耐熱性、疲勞強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均高。但這種傳統(tǒng)的鋁基軸承合金ZAlSn6CulNil中鋁-錫二元合金，Sn含量在5. 5-7. 0%，在液態(tài)時(shí)鋁和錫在很大的成分范圍內(nèi)可以相互溶解，但錫在鋁中的固溶度極小(< O. 01%)，錫與鋁可形成低熔點(diǎn)(228. 5°C)的共晶體，共晶呈片狀或球狀游離在鋁晶粒邊界，錫含量高時(shí)，共晶體呈連續(xù)錫膜(片狀結(jié)晶)包圍鋁晶粒，形成網(wǎng)狀錫鋁共晶體組織， 這種組織的機(jī)械強(qiáng)度較低，存在有膨脹系數(shù)較大、抗咬合性差且鑄造性能一般等缺點(diǎn)，不適于液壓齒輪油泵。傳統(tǒng)的鋁基軸承合金ZAlSn6CulNIl應(yīng)用于液壓齒輪油泵時(shí)特別是高壓齒輪油泵(25MPa以上)時(shí)，長期工作時(shí)易造成磨損加大，容積效率下降等現(xiàn)象。因此實(shí)際應(yīng)用中，需要一種線膨脹系數(shù)較小，抗疲勞強(qiáng)度和抗咬合性均較強(qiáng)且流動(dòng)性較好、易于鑄造的鋁基軸承材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和抗咬合性高、線膨脹系數(shù)小的鋁基軸承合金，同時(shí)還提供了一種所述鋁基軸承合金的制備方法，該方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。鋁基軸承合金，其特點(diǎn)是，該鋁基軸承合金中的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為銅2· 8-3. 2%、鎂0· 7-1. 3%、錳0· 2-0. 4%、錫3· 5-4. 5%、鈦0· 15 — O. 35%、B
O.1 - O. 2%、余量為鋁。本發(fā)明的鋁基軸承合金的制備方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟I )、將純鋁錠、純鎂錠、純錫錠、純硼粉、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金按鋁基軸承合金中各成分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行配料錫3. 5 - 5. 0%、銅2. 8 -
3.2%、鎂0. 7-1. 3%、錳0. 2-0. 4%、鈦0. 15 — O. 35%,B 0.1 — O. 2%，其余為 Al ；(所述其余為Al中的Al包括純鋁錠、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金中所有的Al。本發(fā)明中，所述50%鋁-銅合金中銅含量為50%，其余為鋁；所述10%鋁-錳合金中錳含量為10%，其余為鋁；所述5%鋁-鈦合金中鈦含量為5%，其余為鋁。)2)、在坩堝底部先放入上述配料中純鋁錠的2/3，然后依次加入所述50%鋁-銅合金、所述10%鋁-錳合金、所述5%鋁-鈦合金、純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純鋁錠以調(diào)節(jié)溫度，最后加入純鎂錠和純錫錠；3)、加熱溫度穩(wěn)定升至700_730°C時(shí)，加入占上述步驟I)中的原材料總重量1%的綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘；綜合處理劑為濟(jì)南華賽金屬工藝材料有限公司生產(chǎn)，其主要成份按照質(zhì)量百分比為35%硝酸鉀、6%石墨粉、24%氯化鈉、30% 二氧化硅、5%鈦化鋁。4)、先將鋼錠模預(yù)熱至150-200°c，再用上述步驟3)所得到的合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明的鋁基軸承合金，把含錫量降低到3. 5-4. 5%，降低網(wǎng)狀物，從而提高共晶體組織強(qiáng)度。2、本發(fā)明的鋁基軸承合金，在合金中提高銅合金的含量到2. 8-3. 2%，銅合金元素溶解到固溶體而有效強(qiáng)化基體，部分銅可與鋁形成Θ (CuA12)，提高合金的機(jī)械強(qiáng)度和表面性能。 3、本發(fā)明的鋁基軸承合金，在加入銅元素的同時(shí)，按照一定比例加入鎂元素(ωΜ/ωπ8=1. 5 4)，形成主要合金強(qiáng)化相S (Al2 CuMg)相，提高了合金的機(jī)械強(qiáng)度和表面耐磨性能4、本發(fā)明的鋁基軸承合金，加入T1、B等微量元素，可在基體上形成彌散狀TiAl、A1B2、Τ Β2等化合物，形成強(qiáng)化效果。5、本發(fā)明的鋁基軸承合金，在人工時(shí)效處理后，形成的組織為α (Al)固溶體+Sn相+化合物(主要有S (Al2 CuMg), Θ (CuAl2)相、TiAl、AlB2、TiB2相等)，其中最主要強(qiáng)化相為 S (Al2 CuMg)。6、本發(fā)明的鋁基軸承合金，經(jīng)過人工時(shí)效處理后，本發(fā)明鋁合金與傳統(tǒng)的鋁基軸承合金ZAlSn6CulNIl相比，抗拉強(qiáng)度可提高至180 Mpa，硬度提高至65-90HBS，延伸率雖有一定下降但仍保持10以上，而其摩擦系數(shù)基本保持不變，從而提高抗疲勞強(qiáng)度和抗咬合性。本發(fā)明的鋁基軸承合金，線膨脹系數(shù)較小，抗疲勞強(qiáng)度和抗咬合性均較強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度σ b彡180Mpa，延伸率δ彡10%，硬度提高至65-90HBS，鑄造性能優(yōu)良，價(jià)格便宜，適用于中、高壓齒輪泵軸套的生產(chǎn)需要。本發(fā)明的鋁基軸承合金的制備方法，該工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一鋁基軸承合金的制備I)、取純鋁錠、純鎂錠、純錫錠、純硼粉、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金，按 Cu:2. 8 份、Mg:O. 7 份、Mn:O. 2 份、Sn:3. 5 份、TiO. 15 份、B:O.1 份、Al 92. 55 份，進(jìn)行配制。所述92. 55份的Al包括純鋁錠、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金和5%鋁-鈦合金中所有的Al。2)、在坩堝底部先放入上述配料中Al錠的2/3，然后依次加入所述50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金、純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純Al錠以調(diào)節(jié)溫度，最后加入純鎂錠和純錫錠。3)、加熱溫度穩(wěn)定升至700_730°C時(shí)，加入上述步驟I)中的原材料總重量的1%綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘。4)、先將鋼錠模預(yù)熱至150-170°C，再用步驟3)所得到的合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。實(shí)施例二 鋁基軸承合金的制備I)、取純鋁錠、純鎂錠、純錫錠、純硼粉、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金，按 Cu: 3. 2 份、Mg:1. 3 份、Mn:O. 4 份、Sn: 4. 5 份、TiO. 35 份、B:O. 2 份、Al 90. 05 份，進(jìn)行配制。(所述90. 05份的Al包括純鋁錠、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金和5%鋁-鈦合金中所有的Al。)2)、在坩堝底部先放入上述配料中Al錠的2/3，然后依次加入50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金、純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純Al錠以調(diào)節(jié)溫度，最后加 入純鎂錠和純錫錠。3)、加熱溫度穩(wěn)定升至700_730°C時(shí)，加入上述步驟I)中的原材料總重量的1%綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘。4)、先將鋼錠模預(yù)熱至170-180°C，再用步驟3)所得到的合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。實(shí)施例三鋁基軸承合金的制備I).取純鋁錠、純鎂錠、純錫錠、純硼粉、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金，按 Cu:3.0 份、]\%:1.0份、] 11:0.3份、511: 4. O 份、TiO. 25 份、Β:0· 15 份、Al :91· 3 份，進(jìn)行配制。(所述91.3份的Al包括純鋁錠、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金和5%鋁-鈦合金中所有的Al。)2).在坩堝底部先放入上述配料中Al錠的2/3，然后依次加入50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金、純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純Al錠以調(diào)節(jié)溫度，最后加入純鎂錠和純錫錠。3).加熱溫度穩(wěn)定升至700_730°C時(shí)，加入上述步驟I)中的原材料總重量的1%綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘。4).先將鋼錠模預(yù)熱至180-200°C，再用步驟3)所得到的合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。本發(fā)明中所指的綜合處理劑為濟(jì)南華賽金屬工藝材料有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，其各成份按照質(zhì)量百分比的含量為硝酸鉀35%，石墨粉6%、氯化鈉24%，二氧化硅30%，鈦化鋁5%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下表為不同成份的鋁基軸承合金的指標(biāo)參數(shù)，其中對比材料為ZAlSneculNil，產(chǎn)品1-3為采取本發(fā)明技術(shù)所得到的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.鋁基軸承合金，其特征是，該鋁基軸承合金中的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為銅 2. 8 - 3. 2%、鎂0. 7-1. 3%、錳0. 2-0. 4%、錫3. 5-4. 5%、鈦0. 15 — O. 35%,B 0.1 —O.2%、余量為鋁。
2.權(quán)利要求1所述的鋁基軸承合金的制備方法，其特征是，包括以下步驟1)、將純鋁錠、純鎂錠、純錫錠、純硼粉、50%鋁-銅合金、10%鋁-錳合金、5%鋁-鈦合金按鋁基軸承合金中各成分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行配料錫3. 5 - 5. 0%、銅2. 8 - 3. 2%、 鎂0. 7-1. 3%、錳0. 2-0. 4%、鈦0. 15 — O. 35%、B 0.1 — O. 2%，其余為 Al ；2)、在坩堝底部先放入上述配料中純鋁錠的2/3，然后依次加入所述50%鋁-銅合金、所述10%鋁-錳合金、所述5%鋁-鈦合金、純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純鋁錠以調(diào)節(jié)溫度，最后加入純鎂錠和純錫錠；3)、加熱溫度穩(wěn)定升至700-730°C時(shí)，即可立即加入占上述步驟I)中的原材料總重量 1%的綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘；4)、先將鋼錠模預(yù)熱至150-200°C，再用上述步驟3)所得到的合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁基軸承合金及其制備方法，鋁基軸承合金中的各組分按質(zhì)量百分比的構(gòu)成為銅2.8－3.2%、鎂0.7－1.3%、錳0.2－0.4%、錫3.5－4.5%、 鈦0.15－0.35%、B0.1－0.2%、余量為鋁。制備方法包括1)配料；2)在坩堝底部先放入配料中純Al錠的2/3，然后依次加入幾種合金和純硼粉，加熱熔化后再加入剩余的純Al錠，最后加入純鎂錠和純錫錠；3)加熱溫度穩(wěn)定升至700-730℃時(shí)，加入綜合處理劑進(jìn)行精煉變質(zhì)處理，扒渣后靜置10分鐘；4)先將鋼錠模預(yù)熱至150-200℃，再用合金鋁液澆注至鋼錠模內(nèi)，冷卻至室溫即可得到鋁基軸承合金。本發(fā)明的鋁基軸承合金及其制備方法，鋁基軸承合金的抗拉強(qiáng)度≥180Mpa，延伸率≥10，HBS為65-90適用于液壓齒輪泵軸套材料。
文檔編號(hào)C22C21/00GK103014423SQ201210478839
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李逸人, 臧輝東 申請人:合肥長源液壓股份有限公司