[发明专利]一种高锰耐磨铝青铜合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高锰耐磨铝青铜合金，铜：73.0～75.0％、镍：3.0～4.0％、铬：0.5～1.2％、锰：8.0～10.0％、硅：3～5％、锆:0.3～1.0％、硼：0.1～0.3％、铈：0.05～0.25％，余量为铝和不可避免的杂质，所述杂质含量≤0.1％。该种铝青铜合金兼具优良的力学性能、良好的耐磨性和良好的加工性能。

技术领域

本发明涉及铜合金领域，尤其涉及一种高锰耐磨铝青铜合金及其制备方法。

背景技术

高性能液压泵在军工、矿山、冶金、工程等机械行业上获得广泛的应用，液压技术的先进与否常被用来作为衡量一个国家工业技术水平的标准。液压系统中高性能液压泵的关键件如缸体、铜套、复合烧结铜件、轴瓦、球铰、配油盘等部件均为高强耐磨铜件。液压泵是液压系统中能源转换的心脏部件，其失效绝大部分是由于磨损引起的，其中关键摩擦副的磨损占比约50％，这些摩擦副往往是由钢(铁)和铜合金配对组成。传统摩擦副铜配件一直选用常规青铜合金ZQAl9-4和ZQSn10-1,两者在润滑不良的条件下耐磨性能大大降低，而且强度和硬度偏低，高负荷条件下容易发生断裂或快速磨损导致降低使用寿命，因此要提高耐磨铜合金件在恶劣环境下的使用寿命，必须保证材料具有优异的耐磨性能和较高的强度和硬度。

青铜作为常用的耐磨材料，广泛地用于轴承、轴套、轴瓦、滑块、螺母等零件的制造，近年来随着对耐磨零件需求不断增长，已相继开发出多种耐磨铜合金，公开号为CN102304642B的中国发明专利《一种铸造耐磨锡青铜合金及其制备方法》公开了一种耐磨锡青铜，适用于交通电力领域耐磨重载关键部件；公开号为CN1092817A的中国发明专利《高强度耐磨多元黄铜合金及其热处理工艺》公开了一种耐磨黄铜合金，用于汽车变速箱同步器锥齿环；公开号为CN1159486A的中国发明专利《接触网导线用铜合金》公开了一种高速电气化铁路接触网导线用铜合金，要求强度较高，导电性好，磨耗低，成本较低等性能。鸡西市刘桂英等人研究的ZQAl8-2-3合金代替价格较贵的锡青铜ZQSn6-6-3，耐磨性较好，成本低，满足使用要求。日本三菱伸铜株式会社的公开号为CN100543160C的中国发明《铜合金铸件及其铸造方法》公开了一种耐磨性、切削性、耐蚀性较好的铜合金铸件及铸造方法，用于汽缸体活塞滑履、轴瓦、轴承、螺母等耐磨零件。公开号为CN8510632A的中国发明《热交换器用耐蚀铜合金》、公开号为CN1827811A的中国发明专利《耐腐蚀性能优良的热交换器用无缝铜合金管及其制备方法》公开的均是添加砷的锡黄铜，具有较好的耐蚀性能，适于做热交换器和冷凝器管。

上述专利成果中CN100543160C专利指出合金在铸造和热处理后下使用，其强度仅有300Mpa左右，塑性也较低，影响使用寿命；CN1159486A专利强调合金用于高铁导线材料，要求高的电导率，因此添加的合金元素有时牺牲掉对强度和硬度做出贡献的考虑；CN1092817A专利虽然成本较低，但合金元素较多，强度稍高，但室温塑性较低，降低其耐磨寿命；CN85106324A和CN1827811A公开的含砷的黄铜合金在制备和使用过程中不可避免地对人体健康和环境有毒副作用，应该尽量避免使用。目前国内对高强耐磨铜合金研究较少，有的采用等通道角挤压工艺，虽然提高了铜合金的强度和硬度，但是工艺复杂，模具制作要求高，难以实现工程化应用。

因此，需要一种兼具优良的力学性能、良好的耐磨性和良好的加工性能的高锰耐磨铝青铜合金，可以用于矿山、冶金、工程等行业的轴承、轴套、轴瓦、滑块、螺母等的制造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种兼具优良的力学性能、良好的耐磨性和良好的加工性能的高锰耐磨铝青铜合金。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种高锰耐磨铝青铜合金，其特征在于各组分的质量百分数为：铜：73.0～75.0％、镍：3.0～4.0％、铬：0.5～1.2％、锰：8.0～10.0％、硅：3～5％、锆:0.3～1.0％、硼：0.1～0.3％、铈：0.05～0.25％，余量为铝和不可避免的杂质，所述杂质含量≤0.1％。