[发明专利]无铅铜基合金粉末材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜基合金粉末，尤其涉及用于制造机械零部件、汽车轴承 等的无铅铜基合金粉末及其制备方法。

背景技术

传统的制造轴承轴瓦材料的铜基合金粉末是由铜、铅、锡、锌(或磷)组 成的，由于含有铅，对人体有毒害，对环境有污染，铅和其化合物对人体各组 织均有毒性，中毒途径可由呼吸道吸入其蒸气或粉尘，然后呼吸道中吞噬细胞 将其迅速带至血液；或经消化道吸收，进入血循环而发生中毒。欧盟《电气、 电子设备中限制使用某些有害物质》中规定，自2006年7月1日起，投入于市 场的新电子和电气设备不得含有铅等有害物质。同时，随着人们对环境保护意 识和自身健康要求的日益提高以及机械化交通、生产及日用生活工具的普及， 人们意识到各种工具在使用过程中所产生的废物对人及环境的污染，人们希望 所使用工具的各种部件都是环保型产品，因此，寻求一种无毒的组元代替传统 的制造轴瓦材料的铜基合金粉末中的铅成为发展必然。

中国发明专利申请(申请号200810072435.1，申请日2008.12.23)公开了 一种新型铜基合金粉末，其配方组成按重量百分比为：铋1％～15％、锡0.5％～ 10％、锌0.3％～15％，余量为铜。其制造方法是：先将铜放入高频熔炼炉中， 熔化后，再依次放入锡、铋、锌，全部熔化并混合均匀后，倒入到滤包中，经V 形喷嘴喷出，并被高压水流粉碎成粉末，经烘干即可。该专利由于该铜基合金 粉末用铋代替铅，不含铅，对人体无毒害，对环境无污染，是一种环保型铜基 合金粉末。但是铋为稀有金属，无疑增加了大量的成本。

发明内容

为了解决现有含铅铜基合金存在的技术缺陷，本发明的一个目的是提供一 种无铅铜基合金粉末材料，通过调配铜、锡、磷的含量，实现了产品无铅化， 同时节省了成本，具有良好的耐磨性及结合强度。本发明的另外一个目的是提 供上述的无铅铜基合金粉末材料的制备方法。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种无铅铜基合金粉末材料，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成 份构成：Cu 87～89％、Sn 5～7％、Zn 5～7％；上述的Cu、Sn、Zn的总重 量为100％。

作为优选，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成：Cu 87～89 ％、Sn 5～6％、Zn 5～6％；上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100％。

作为另优选，该合金粉体材料按重量百分比计由以下的成份构成：Cu 87～ 89％、Sn 6～7％、Zn 5～7％；上述的Cu、Sn、Zn的总重量为100％。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

无铅铜基合金粉体材料的制备方法，该方法采用中频熔炼设备进行熔炼， 通过空压机产生高压气体对金属液流进行雾化，具体包括以下的步骤：

(1)配料：按照配方量准备铜、锡和锌；

(2)加料熔炼：

①烘炉，将中频功率缓慢调至40kW，20分钟后调至60kW，再过20分钟 调至100kW直至炉底发红时烘炉才结束；

②加料顺序：将中频功率调至200kW，先加入铜，至完全熔化后，然后依 次加入锡、锌；

③待所有原料全部熔化后，将中频功率调至100kW，将中频频率调至800Hz， 过热5分钟，过热温度为100-250℃；

④加入小木炭块，对与空气接触的部分铜液进行抗氧化处理2分钟后，将 木炭捞出；

⑤加入玻璃碎块对铜液进行捞渣处理，加玻璃时应将中频功率调至20～ 30kW，频率调至700-750Hz；

⑥将渣捞净后，重复步骤③和步骤④；

(3)雾化作业：

雾化作业中间漏径为3.0-5.0mm，雾化过程中温度控制如下：

a、初始雾化时可将中频功率调至140kW；

b、炉胆中剩余2/3铜液时，将功率调至100kW；

c、炉中铜液剩余1/2时将功率调至40kW以下；

d、炉中铜液剩余1/3时将功率调至10kW以下；

(4)雾化结束后进行冷却、筛分即可以得到所述的铜基合金粉体材料。

作为优选方案，在雾化作业时，第一次倒出的铜液作为清洗炉嘴用，需用 铁瓢接住，待下炉熔炼时加入。

作为优选方案，雾化过程中，保持中间包中铜液高度不低于15cm。