[发明专利]一种包含假合金过渡层的Zn-Al-Fe合金复合轴套的制备方法

说明书

本发明公开了一种包含假合金过渡层的Zn‑Al‑Fe合金复合轴套的制备方法，该轴套将液态的Zn‑Al合金与经过内表面处理的Fe合金套进行固‑液复合，制得的Zn‑Al‑Fe合金复合轴套具有高刚度、高强度、高弹塑性、高阻尼性以及高耐磨性，能有效承受重载荷磨损、减振及消音，减少结构的损坏和失效，解决了单一材料的性能缺陷的问题。本发明将Zn‑Al合金溶液与不同种类的铁合金以冶金方式结合，并真空扩散退火在Zn‑Al合金与Fe合金之间冶金扩散产生假合金过渡层，填充由晶格畸变产生的缝隙，制备出包含假合金过渡层的高强高阻尼的Zn‑Al‑Fe合金复合轴套。

技术领域

本发明涉及耐磨机械零件技术领域，具体涉及一种包含假合金过渡层的Zn-Al-Fe合金复合轴套的制备方法。

背景技术

Cu合金具有高强度、高耐磨、高的承载能力等优良特性，是耐磨轴套的首选材料，但是，铜合金的价格昂贵。而Fe合金具有高强度和高的承载能力，但抗咬合和耐磨性差，Zn-Al合金具有质量轻，强度较高，耐磨损，阻尼性好等优点，替代铜合金广泛应用于低速重载磨损工况，为解决高速重载工况下铜合金轴套的替代品问题，需引入多组元材料提高轴套使用寿命，利用Zn-Al合金与Fe合金复合在一起，可形成高刚度、高耐磨性，高减振性的复合结构耐磨材料，作为减振轴套使用可增加结构的强度和阻尼性，改变结构的基本振动周期。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种包含假合金过渡层的Zn-Al-Fe合金复合轴套的制备方法，该复合轴套采用固-液铸造复合法，主要包括离心铸造和压力铸造，将Zn-Al合金和Fe合金铸造复合成为一个完整的复合套，以满足使用性能，其工艺相对简单、稳定，设备成本低，效率高，可满足高速、重载工况条件下的承载、减振、耐磨要求使用性能。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种包含假合金过渡层的Zn-Al-Fe合金复合轴套的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将轴套外层的Fe合金层的内表面进行预处理，得到预处理后的Fe合金层，备用；

步骤二、将预处理后的Fe合金层进行预热，得到预热后的Fe合金层，所述预热温度为350~380℃；

步骤三、制备Zn-Al液态合金，备用；

步骤四、将Zn-Al液态合金通过离心铸造或压力铸造法覆盖在预热后的Fe合金层的内层，Fe合金层与Zn-Al液态合金扩散形成Zn-Al-Fe假合金过渡层，待冷却后，将其放入真空炉中进行真空扩散退火，并随炉冷却，内层的Zn-Al合金成型，得到最终的复合轴套，所述退火温度为280~350℃，保温时间为4~6h。

进一步的，步骤一中所述Fe合金层的内表面进行预处理的方法为：将Fe合金层的内表面分别进行酸洗、水洗，将水洗后的Fe合金层烘干、打磨，打磨后使得Fe合金层内表面的粗糙度大于8μm。

进一步的，步骤三中Zn-Al液态合金的制备步骤为：

S1、分别将铝锭和锌锭切成小块，将其用丙酮清洗后，用温度为25~35℃的5%~10%的NaOH溶液清洗8~10min，再用去离子水清洗后，用25~35℃的20%~30%的硝酸溶液酸洗1~2min后，再用去离子水进行清洗，清洗后，干燥，得到预处理后的铝锭和锌锭；

S2、将预处理后的铝锭放入中频感应熔炼炉中熔炼，上面覆盖有复合盐，待温度达到690~710℃时加入预处理后的锌锭继续熔合，熔炼过程中加入复合盐进行覆盖，待材料全部熔化后升温至750~780℃，保温5~7min，得到混合均匀的金属熔体；

S3、将金属熔体进行精炼除气和过滤静置，得到Zn-Al液态合金。

进一步的，S2中所述复合盐包括质量比为4:5的脱水硼砂与氯化钾。