[发明专利]一种自润滑铜基耐磨合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自润滑铜基耐磨合金及其制备方法，属于耐磨合金材料制备领域。

背景技术

内燃机作为当今主要的设备动力源之一是国家工业化发展的基础，内燃机中轴承的自润滑耐磨材料是设备能维持长时间、高速运转的关键材料，所以研制和改进相关的耐磨材料成为提高设备性能的重中之重。

目前，轴承耐磨材料组织的构成主要由软的弥散相分布在硬的基体上，要提高材料的耐磨性能，必须改进弥散相的颗粒尺寸和分布，同时提高基体的性能，而材料自润滑性能的提升，也必须重新设计弥散相的构成和成分。因此，设计弥散相的构成和成分，成为了设计或改进内燃机中轴承材料的关键。ZCuPb15Sn8为代表的铜基合金通过以细弥的铅相，达到了内燃机中轴承材料的设计要求，但是，ZCuPb15Sn8合金还存在着组织不够细化，基体强度较低的缺点，限制了内燃机中轴承材料的使用寿命。本专利以上述情况为背景，通过添加组合稀土金属，并结合新型的喷射成形工艺，细化弥散相的组织并增加基体强度，从而提高内燃机中轴承材料的使用寿命，上述改进目前在国内外资料中尚未见公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自润滑铜基耐磨合金及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自润滑铜基耐磨合金，由以下重量百分比的组分组成：

所述镧铈混合稀土金属的重量百分组成为：Ce45％～48％、La17％～30％、Pr4％～8％、Nd10％～18％以及余量的其它稀土元素。

优选的，所述镧铈混合稀土金属的型号为CGXT(纯度99%)，由包头市晨光新特金属有限责任公司提供。

优选的，所述原料Cu的纯度为99.9%。

优选的，所述原料Sn的纯度为99.9%。

优选的，所述原料铅的纯度为99.9%。

本发明还提供了所述一种自润滑铜基耐磨合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比称取各原料组分；

（2）置于中频感应炉中进行合金的预熔炼；

（3）采用喷射成形装置，将上述合金重新融化后，进行超音速气流雾化沉积，制得所述的自润滑铜基耐磨合金。

优选的，步骤（2）中，各原料的添加顺序为：先放入Cu、Sn和铅，融化后，再加入组合稀土金属；所述预熔炼的温度为1100-1300℃、预熔炼时间20min-40min，预熔炼过程搅拌3-15次。

优选的，步骤（3）中，所述超音速气流雾化沉积的气体流量为600-1000L/min；雾化气体可选用氮气、氩气或其混合气体；雾化沉积距离为30-100cm；雾化气体的作用是防止合金在雾化过程中氧化。

所述合金材料可替代ZCuPb15Sn8用于制造冷轧机的铜冷却管、内燃机的双金属轴瓦，以提高这些机械的使用寿命。

本发明的技术效果及优点在于：

本发明提供了一种新型的高性能铜基耐磨合金，该合金相比传统的铸造ZCuPb15Sn8，由于添加了稀土金属，并采用了喷射沉积这种新型制备工艺制备后，其基体强度与自润滑性进一步提高，从而相比传统的铸造ZCuPb15Sn8在耐磨性能上有明显提高。该合金的磨损率相比传统ZCuPb15Sn8降低了1/3左右，基体硬度提高了约30%左右。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其它方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其它方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1：

（1）称取1510g Cu（纯度为99.9%）、138g Sn（纯度为99.9%）、256g铅（纯度为99.9%），以及38g镧铈混合稀土金属（型号CGXT，厂家：包头市晨光新特金属有限责任公司）；

（2）将上述原料按顺序加入中频感应炉中进行合金的预熔炼，先放入Cu、Sn和铅，融化后加入镧铈混合稀土金属；预熔炼的温度为1250℃、预熔炼时间20min，预熔炼过程搅拌6次，以达到完全混合均匀；