[发明专利]铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是涉及一种铋 青铜合金烧结在碳素钢材料表面的铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法。

背景技术

现有技术中的铜基双金属轴承材料广泛用于制造发动机、发电机、工程机械及家用 电器的轴承和轴套，这种材料具有高的承载能力和高的抗疲劳强度，在高转速、大功率 的发动机中运用相当普遍。

传统的铜基双金属轴承材料又以铅青铜-钢双金属材料为主，这种材料具有高的承 载能力和抗疲劳强度，同时还具有良好的减磨性、镶嵌性。一直被认为是理想的轴承材 料，得到广泛的应用。

然而，由于铅青铜合金具有约为10～40％的铅，这在生产和过程中会影响员工的身 体健康和环境，在使用中和废弃后，会对环境铅污染。因此寻求无铅铜基轴承成材替代 传统铜铅合金轴承材料也刻不容缓。近些年虽然也研发了一些无铅的轴承材料，但尚无 一无铅铜合金轴承材料可以完全取代传统的铜铅合金轴承材料良好的减磨性、镶嵌性等 优点。

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：200580007617.5 涉及一种由铜合金组成的烧结滑动轴承材料，其特征为含锡10～15WT.％，含铋0.5～ 10WT.％，含石墨5～12WT.％，余量为铜。所述滑动轴承材料也可以被覆加在由钢和/或青铜 构成的支撑材料上。

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铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造方法，特别是提 供一种铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面的铋青铜-钢复合双金属轴承材料及其制造 方法。本发明解决了发动机使用的铜铅合金轴承材料铅污染的问题，同时保留了铜铅合 金轴承材料良好的减磨性、镶嵌性等优点，填补了环保型铜合金双金属轴承材料生产的 空白。本发明的一种铋青铜-钢复合双金属轴承材料使用铋-锡-锌合金代替了铅，生产 的铋青铜-钢轴承材料，其硬度与铅青铜合金接近，该材料再经过时效处理，其性能更 接近铅青铜合金。

本发明的一种铋青铜-钢复合双金属轴承材料，所述的复合双金属轴承材料是层状 结构，基层为碳素钢材料，表层为铋青铜合金，铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面；； 所述的铋青铜合金的化学成分按重量百分比计为：铋1.0～12.0％，锡3.0～13.0％，锌1.0～ 5.0％，铜69.5～95.0％，其它杂质含量总和不超过0.5％。

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铋青铜材料，铋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 上铋青铜材料，形成里面(或芯层)是钢、外面受力面是铋青铜的铋青铜-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，所述的碳素钢材料基层是平板。事实上， 目前铋青铜-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 是先得到平板状铋青铜-钢复合双金属轴承材料，再进一步成型。

如上所述的复合双金属轴承材料，其中，所述的铋青铜合金的化学成分按重量百分 比计为：铋1.0～12.0％，锡3.0～13.0％，锌1.0～5.0％，铜69.5～95.0％，其它杂质含 量总和不超过0.5％。

本发明还提供了一种铋青铜-钢复合双金属轴承材料的制造方法，也就是一种采用 粉末冶金烧结法原理把铋青铜合金烧结在碳素钢材料表面形成铋青铜-钢复合双金属 轴承材料的制造方法，包括以下步骤：

(1)用铺粉装置或自动铺粉机，在经过预处理的碳素钢钢板上，均匀地铺满铋青铜 合金粉；