[发明专利]一种钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料、其制备装置及制备方法

说明书

本发明提供一种钢‑耐磨铜合金层状轴瓦材料、其制备装置及制备方法，所述钢‑耐磨铜合金层状轴瓦材料的制备方法包括以下步骤：制备耐磨铜合金粉末；对钢基底材料进行清洗，去除油污及氧化物；将一定厚度耐磨铜合金粉末覆盖在经高频感应加热的钢基底上；在保护气氛下采用激光加热熔化耐磨铜合金粉及一定厚度的钢基底，同时在耐磨铜合金粉与钢基底的熔池上方施加脉冲电磁场，耐磨铜合金粉和钢基底二者发生熔合，实现冶金结合；采用在线高频加热正火方式消除内应力，制备得到钢‑耐磨铜合金层状轴瓦材料。本发明能精确控制钢‑耐磨铜合金层状轴瓦材料中Pb元素含量，减少Pb元素偏析。

技术领域

本发明涉及合金材料制备技术，尤其涉及一种钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料、其制备装置及制备方法。

背景技术

随着汽车等各种机动车辆发动机向高速、重载、高功率等快速发展，其对轴瓦材料要求越来越苛刻，技术要求越来越高。

目前，广泛应用的轴瓦材料为铜铅锡合金/钢轴瓦材料，其主要制备方法有静止浇注法、离心浇注法、颗粒感应离心浇注法、粉末冶金烧结轧制复合等方法。但是其均存在自身弱点，例如静止浇注法存在着铸造缺陷及Pb元素偏析等问题，离心浇注法和颗粒感应离心浇注法Pb元素偏析严重，质量稳定性较差，采用粉末冶金烧结轧制复合法得到轴瓦材料组织致密度低，界面结合较差。因此，探求一种新型制备钢/耐磨铜合金层状轴瓦材料的装置与方法具有重要的应用价值和工程意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有轴瓦材料制备方法存在铸造缺陷及Pb元素偏析的问题，提出一种钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料的制备方法，该方法能精确控制钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料中Pb元素含量，减少Pb元素偏析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备耐磨铜合金粉末；

步骤2、对钢基底材料进行清洗，去除油污及氧化物，获得清洁表面；

步骤3、将一定厚度耐磨铜合金粉末覆盖在经高频感应加热的钢基底上；在保护气氛下采用激光加热熔化耐磨铜合金粉及一定厚度的钢基底，同时在耐磨铜合金粉与钢基底的熔池上方施加脉冲电磁场，熔池内产生强制对流，促使合金凝固组织均匀细化，耐磨铜合金粉和钢基底二者发生熔合，实现冶金结合；

步骤4、采用在线高频加热正火方式消除内应力，防止开裂与变形，制备得到钢-耐磨铜合金层状轴瓦材料。

进一步地，所述钢为碳素钢或碳素合金钢。

进一步地，步骤1制备耐磨铜合金粉末包括以下步骤：先通过电磁搅拌熔炼出成分均匀的耐磨铜合金熔体，然后通入高纯氩气雾化成粉，制备得到耐磨铜合金粉末。

进一步地，步骤3中保护气氛为氩气。

进一步地，步骤3中所述高频感应加热的频高频感应率为10000‐20000Hz，功率为10‐30kW。采用高频感应加热钢基底，能防止制备轴瓦材料过程中发生变形。

进一步地，步骤3中激光的功率为300‐800W/mm²。

进一步地，步骤3中脉冲电磁场的峰值磁感应强度为500mT，脉冲电磁场能产生脉冲电磁压力梯度，促使涂覆层组织致密均匀，脉冲电磁场的输入电流如图1所示，可以看到脉冲电流是半个正弦波，脉宽为2ms，电流的急剧变化可以产生脉冲电磁场。

进一步地，步骤3中一定厚度耐磨铜合金粉末的厚度为1‐3mm，合金粉末粒度为100‐300目，粒度过小送粉连续性差，粒度过大合金成分不均匀。

进一步地，步骤3中一定厚度的钢基底为0.2‐0.5mm。