[发明专利]一种机车零部件用青铜合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种机车零部件用青铜合金材料及其制备方法，该青铜合金材料组分包含碳化硅、锑、锌、铁、硅以及铜，其中青铜合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅：0.3‑1％,锑：1.5‑2.5％，锡：7‑9％，锌：2‑3.5％,铁：0.5‑1％，硅：0.3‑0.7％，余量为铜。本发明将纯净的碳化硅材料通过一定的技术手段均匀分布在铜、锑、锡、锌、铁和硅合金溶液当中，利用碳化硅高硬度，高耐磨性和良好的自润滑及高温强度大的性能，实现合金材料的性能的进一步提升。本发明所得到的复合合金新材料具有更高的强度﹑硬度，从而满足材料在高速铁路机车零部件中应用的要求。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种机车零部件用青铜合金材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅具有纯度高，粒径小，分布均匀，比表面积大，高表面活性，松装密度低，极好的力学，热学，电学和化学性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自润滑，高热传导率，低热膨胀系数及高温强度大等特点。锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，广泛应用于各类耐磨轴瓦、轴套、法兰及齿轮等方面，尤其用于高速铁路装备。为了提升高锡青铜合金棒的易切削性能，往往在棒料中添加铅元素，加铅后的高锡青铜合金棒具有高的耐磨性并易切削加工，被广泛使用。然而，含铅高锡青铜合金棒会对环境造成影响，随着人们环保意识的不断提高，含铅元素的青铜合金棒已不能满足国内外高端市场的要求，尤其不能满足我国快速发展的高速铁路机车零部件的要求。另外，随着工业的发展，锡青铜的合金硬度需进一步提高。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种机车零部件用青铜合金材料，该青铜合金材料组分包含碳化硅、锑、锌、铁、硅以及铜，其中青铜合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅：0.3-1％,锑：1.5-2.5％，锡：7-9％，锌：2-3.5％,铁： 0.5-1％，硅：0.3-0.7％，余量为铜。

进一步地，青铜合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅：0.5％, 锑：1.75％，锡：7.5％，锌：2.5％,铁：0.6％，硅：0.4％，余量为铜。

进一步地，青铜合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅：0.6％, 锑：2％，锡：8％，锌：2.8％,铁：0.75％，硅：0.5％，余量为铜。

进一步地，青铜合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅：0.8％, 锑：2.25％，锡：8.5％，锌：3％,铁：0.9％，硅：0.6％，余量为铜。

进一步地，所述碳化硅的粒径为50-100μm。

本发明提供的一种机车零部件用青铜合金材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按照重量配比将电解铜﹑锡﹑锑、锌、铁和硅置于中频电炉内，加热至1200-1250℃，熔炼时间为3-4小时；同时用耐高温石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌，合金完全熔化后保温至1100℃，保温静置时间为25-30分钟；

2)将筛选完成后的碳化硅颗粒添加到保温完成的合金溶液当中，并开启搅拌装置进行搅拌；

3)在搅拌完成的溶液上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，并继续保温；

4)保温时间10-15分钟后，重新升温至1250℃，并开启中频电炉的振动装置；采用水平连铸方法铸造成直径10-300mm,长度为2000mm的实心合金棒材；

5)将铸造完成的合金棒材采用连续式退火炉进行150-180℃的低温退火，退火时间为1-1.5小时；

6)将退火好的合金棒在常温下冷却3-5分钟后，放入浓度为10％的盐水中进行进一步冷却，使其硬度进一步提升；