[发明专利]镍青铜－钢复合双金属轴承材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是涉及一种镍青 铜合金烧结在低碳优质碳素钢材料表面的镍青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法。

背景技术

随着汽车科技的进步，对汽车轴承材料特别是对用于大功率、高载荷的发动机使用的 铜合金轴承材料，提出了更高的要求，例如，要求轴承材料不含有害成分，符合环保要求； 要具有高强度，能满足大功率和特大功率发动机的要求，还要求轴承材料能适应不同的环 境和工况下工作，具有抗应力腐蚀和化学腐蚀的能力。到目前为止，大功率发动机普遍使 用的轴承材料是铅青铜合金轴承材料，这类轴承材料含有5％-40％的铅，对环境会造成污 染。而且铅不固容于铜，也不与铜发生合金化，仅作为减磨相独立存在，破坏了铜合金基 体的连续性，削减了铜合金的机械承载能力。另外在发动机工作的过程中，轴承材料中的 铅会被所产生的有机酸侵蚀，即轴承除被机械磨损外，还会遭受化学腐蚀，影响轴承的使 用寿命。而镍青铜轴承材料则可以全面的满足当代发动机技术对轴承的新要求。镍青铜合 金具有更高强度和硬度，具有更高的机械承载能力，与传统的铅青铜轴承材料相比，其P V 值极限是一般传统轴承材料的2倍。其屈服强度却是铅青铜的6倍。具 有强抗应力腐蚀和抗化学腐蚀性，可以在各种环境中得到应用。例如，用于制造飞机起落 架套管、赛车发动机中的阀座、气门套管，特高载荷，特高转速发动机中的连杆衬套和轴 瓦，具有较低的摩擦系数，可减少发生摩擦咬合而造成的事故。另外，与传统的铅青铜轴 承材料相比，它不含重金属铅，符合环保的要求。它的缺点是镍的价格很贵。本发明的目 的是发明一种以钢为基材，以镍青铜合金为轴承合金层/衬层的钢-镍青铜复合材料，用于 制造轴瓦、轴套和垫片，从而达到既保持镍青铜合金的优异的轴承性能，又大大降低成本 的目的。

相关改进技术在中国专利申请中公开较少，如中国专利申请号：200410013904.4涉 及一种铜基高温自润滑复合材料，其特征在于复合材料的基体为铜合金，自润滑组元为石墨， 其化学成分重量百分比％为：Ni 5-15+C 5-15+Sn 4-8+Zn 4-8+Pb 2-5+M₀0.5-3+Fe1-3+Cu余量。该复合材料具有抗氧化，耐腐蚀与高温耐磨损等特性，主要用于 200～500℃范围的轴承和导套。

如中国专利申请号：200510110718.7公开了一种含磷量大于0.1％的磷青铜-钢双金 属轴承材料制造工艺，在预先准备好的所需牌号和厚度的碳素结构钢钢背上设置具有适当 厚度的金属或合金过渡层，再把具有一定含磷量的磷青铜合金粉末均匀地铺撒在钢背上， 并使其具有一定的铺粉厚度；然后进行一次烧结，以使磷青铜合金粉末粘结在钢背上；再进 行一次轧制，以使磷青铜合金层致密；接着进行二次烧结，以使磷青铜合金层牢固地粘结在 钢背上；最后进行二次轧制，以精确控制双金属板材的尺寸；最终生产出符合所需尺寸要求 的磷青铜-钢双金属轴承材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是提供 一种镍青铜合金烧结在低碳优质碳素钢材料表面的镍青铜-钢复合双金属轴承材料及其 制造方法。本发明解决了大功率、高载荷的发动机使用的铜铅合金轴承材料强度不高、机 械承载能力差的问题，弥补了现有技术铜铅合金轴承材料抗应力腐蚀和抗化学腐蚀性能力 低、而且重金属铅具有污染环境的不足，填补了高综合机械性能环保型铜合金双金属轴承 材料生产的空白。

本发明的一种镍青铜-钢复合双金属轴承材料是层状结构，基层为低碳优质碳素钢材 料，表层为镍青铜合金，镍青铜合金烧结在低碳优质碳素钢材料表面。

作为优选的技术方案：

如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的层状结构是上下两层或里外两层。对 于板状结构，只需要在钢板的使用面复合镍青铜材料，镍青铜材料和钢板就形成上下层关 系；轴结构、孔结构或其它形式则是在轴的四周表面、孔的内表面或各受力面烧结上镍青 铜材料，形成里面(或芯层)是钢、外面受力面是镍青铜的镍青铜-钢复合双金属轴承材 料。

如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的低碳优质碳素钢材料基层是平板。事 实上，目前镍青铜-钢复合双金属轴承材料主要拟用于轴瓦、轴套、垫片或垫圈等，因而 主要是先得到平板状镍青铜-钢复合双金属轴承材料，再进一步成型。