[发明专利]一种铜基合金滑动轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基合金滑动轴承，尤其涉及一种改进成分的且具有耐磨层的滑动轴承。 

 

背景技术

       铜是人类发现和使用最早的金属之一，其特点是具有很高的导电、导热性能及良好的塑性，在这些性能方面仅次于金银而居第三位。尽管其寿命长，但在铜冶金方面仍在继续取得进展。纯铜具有面心立方品格，无同素异晶转变，塑性高而强度低，不宜直接用作结构材料，多作为配制铜合金的原料。

纯铜的强度并不高，因此要满足结构件的要求，必须进行铜的合金化。铜的合金化的目的，主要是为了实现固溶强化、时效强化及过剩相强化，从而获得高强度铜合金。按照传统的分类方法，通常按紫铜、黄铜、青铜、白铜四大系列加以粗分。紫铜即为纯铜添加少量其它元素，以锌作为主加元素的铜合金称为黄铜，在二元黄铜的基础上添加Al、Fe、Si、Mn、Pb、Ni等元素形成特殊黄铜，按添加第二主添元素的不同分别称为铝黄铜、铁黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铅黄铜、镍黄铜。不以锌为主加元素的称为青铜，按主加元素的不同又可分为锡青铜、铝青铜、铅青铜、铍青铜等，它们具有比普通黄铜更高的强度、硬度、抗腐蚀性能和良好的铸造性能。以镍为主加元素的称为白铜。铜及铜合金以优良的传热导电性能、高的耐蚀性能、良好的铸造性能和力学性能及适当的强度成为现代工业的重要基础材料之一，在国民经济中占有重要地位。铜合金困具有高强高导电导热及耐磨耐蚀的性能而成为现代工业不可缺少的金属材料。

随着现代科学技术日新月异的发展，现代工业对铜合金的性能提出了更高的要求，如高精度、高性能及经济实用等诸多方面。目前，锌铝基合金(ZA)的研究应用已取得了可喜的成绩，它的优越的力学性能和良好的铸造工艺性能及机加工性能令人瞩目，在高强度合金方断，有逐渐取代铜合金的趋势。但该合金与任何一种合金系列一样，也存在一些不足之处，其中有些是由于合金的本性所决定的，不宜改善，如：易产生比重偏析，有一定的缩松倾向，砂型铸造时易产生曳拉缺陷，热膨胀系数较大，有老化的潜在危险等，而且ZA合金用于导电板材料的问题是导电性差，ZA合金的应用今后将主要集中于定期更换的耐磨件及易损件或其它一些服役期限己知的零件?。因而在某些方面ZA合金仍不能完全取代铜合金，在一定时期内，仍有必要研制开发新型铜合金。

铜基耐磨合金传统上以各类青铜、黄铜为主，以它们的加工成型材或铸造制品来应用。如铍青铜的板、带、管、棒、线材综合性能好，导热性好，热处理后，强度均匀，耐磨耐腐蚀，铸造性好，适于制造各种耐磨零件以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套，但铍青铜因其价格昂贵、铍毒的公害和成品率低而使该合金的生产和使用受到限制。铍青铜在熔炼、加工等工序中放出的BeO粉末对人体有很大的危害，环保设备也要进行巨大投资。钛青铜亦有良好的耐磨性等优点，而用作高弹性、高强度、高耐磨的各种电子元件、小型的精密齿轮以及各种轴承，但是钛金属也较为昂贵。铝青铜的结晶温度范围很小，流动性好，组织致密，但其线收缩率大，浇注系统如果设置不合理，会产生裂纹。

由于铜基合金在保持高导电导热的同时对强度的提高有一定的限度，而复合强化能同时发挥基体高导电导热与强化材料的协同作用，又具有很大的设计自由度。因此近十几年来，美、日等发达国家对这类材料的开发研制非常活跃，我国起步则相对较晚。复合强化不会明显降低铜基体的传导性，而且还能改善基体的室温及高温性能。其基本原理是：根据材料设计性能的要求，选用适当的增强相(一种或多种)加入基体，在保持基体高传导性的同时，充分发挥增强相的强化作用，使材料的传导性与强度达到良好的匹配。根据增强相的形态，可以把高强度高导电导热铜基复合材料分为：颗粒增强铜基复合材料和纤维增强铜基复合材料。颗粒增强复合材料是指在铜基体中人为地或通过一定的工艺原位生成弥散分布的第二相粒子。第二相粒子阻碍了位错的运动，从而提高了材料的强度，如A1203/Cu复合材料、TiC/Cu复合材料。纤维增强铜基复合材料是指人为地在铜基体中加入定向规则排列的纤维或通过一定的工艺原位生成均匀相间定向整齐排列的第二相纤维，纤维使位错运动阻力增大，从而使金属基体得以强化，如C/Cu，Fe/Cu原位形变复合材料。铜基复合利料也可用于各种摩擦条件及有高强高导电导热要求的场合，如电极电刷等。铜基复合材料的缺点就是需要特殊的设备，由于纤维与铜基体的润湿性较差，因而制备工艺困难，成本较高。

通常材料的磨损按磨损机制分类为：①粘着磨损，②磨粒磨损，③疲劳磨损，④腐蚀磨损。