[发明专利]一种含稀土的轴承合金及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及冶金领域，尤其涉及制作滑动轴承双金属轴瓦减磨层的锡基合金，特别是一种含稀土的轴承合金及其制备方法。

技术背景：

锡基和铅基合金统称为巴氏合金，它通常被浇注在钢壳(钢背)上，作为双金属轴瓦材料使用。从工业革命时期至今，巴氏合金作为滑动轴承合金中比较理想的材料，被普遍应用于各种工业设备和动力机械上。锡基合金是以锡为基础，加入锑、铜等元素组成的合金，该类合金的特点是在软基体上分布着硬质点，硬质点用来承受摩擦，而软的基体用以满足其他性能要求。

随着现代工业和科技的进步，内燃机、汽轮机、大容量发电机、高速蒸汽机、涡轮压缩机等工业设备正朝着大型、大马力、高速、高负载方向迅速发展，这对滑动轴承合金材料提出了更高的要求，它要求轴承合金具有合适的硬度、良好的塑性和韧性、足够的抗压强度和抗疲劳性能、良好的减摩性、良好的储备润滑油的功能、良好的磨合性、良好的导热性和耐蚀性、良好的工艺性能等。而锡基轴承合金虽然具有良好的磨合性、嵌入性、抗咬合性和耐蚀性，但在使用过程中，存在轴承合金的冲击韧性差、高温硬度和疲劳强度低等缺陷，因而不能用于浇注薄层和承受较大振动载荷的轴承。另外，在目前的滑动轴承使用过程中常遇到的磨损、疲劳和腐蚀问题与轴承材料关系密切。还有一个问题就是在锡基轴承合金的生产过程，由于各种金属元素的比重各不相同，导致了轴承合金偏析问题的存在，虽然轴承合金中含有铜，能有效地防止锑的偏析，但铜的比重偏析问题又会经常出现。

为了解决上述问题，业内人士都在对此进行着研究。以前国内外的研究曾通过在传统的锡基轴承合金中添加元素砷来细化轴承合金晶粒、防止轴承合金成分偏析，通过添加元素镉来提高轴承合金的抗压强度、提高轴承合金高温时的硬度和耐蚀性、改善锡相抗氧化的能力，但现在看来这些元素的弊端不容忽视，如镉的加入就易造成轴承合金层与钢壳之间的结合不良。更重要的是，这些元素都有毒，这不仅是因为在熔铸这些含有毒金属的合金时，会产生大量危害人体健康的有毒气体，而且还因为在轴承使用过程中，有毒金属会污染润滑油。因此随着各国政府对环境保护的日益重视，淘汰含铅、镉、砷等有毒金属已成为轴承材料选用的一个重要考虑因素。

发明内容：

本发明的目的在于一种含稀土的轴承合金及其制备方法，所述的这种含稀土的轴承合金及其制备方法要解决现有技术中的锡基轴承合金冲击韧性差、高温硬度和疲劳强度低的技术问题，同时要解决现有技术中的轴承合金熔铸时会产生大量危害人体健康的有毒气体的技术问题。

本发明一种含稀土的轴承合金，含有锑、铜、稀土和锡，锑在所述的轴承合金中的重量百分比为7～15％，所述的铜在所述的轴承合金中的重量百分比为4～10％，所述的稀土在所述的轴承合金中的重量百分比为0.001～2.0％，余量为所述的锡。

进一步的，所述的轴承合金中含有银，所述的银在所述的轴承合金中的重量百分比为0.001～5.0％。

进一步的，所述的锑在所述的轴承合金中的重量百分比为7～9％，所述的铜在所述的轴承合金中的重量百分比为5～8％，所述的稀土在所述的轴承合金中的重量百分比为0.01～1.5％，余量为所述的锡。

进一步的，所述的轴承合金中含有银，所述的银在所述的轴承合金中的重量百分比为0.01～1.0％。

进一步的，其特征在于：所述的轴承合金中含有杂质铅，所述的杂质铅在所述的轴承合金中的重量百分比小于等于0.02％。

本发明还提供了制备上述含有稀土轴承合金的方法，所述的方法中，首先按照重量百分比称取各成分，然后将60％～70％的锡投入到轴承合金锅中，然后投入全部的铜，加热熔化升温，锡液加热升温到570～600℃，待锅内的铜全部熔化到锡液中后，将全部金属锑加入到轴承合金液中，待完全熔化后，再将所需的稀土-锡中间合金和银加入到轴承合金液中，最后将剩余的锡投入轴承合金锅内，所有原料熔化完毕后，搅拌均匀，轴承合金液在480～500℃下静置定温30～80分钟，然后搅匀出炉浇注，浇注温度为480～490℃，所述的稀土——锡中间合金中，稀土在中间合金中的重量百分比含量为5～12％，余量为锡。