[发明专利]一种PQT铜合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属材料制造技术领域，涉及用于柱塞斜轴泵、柱塞通轴泵、柱塞马达中缸体半球面和柱塞孔摩擦副中的铜合金，具体涉及一种PQT铜合金，本发明还涉及该种PQT铜合金的制造方法。

背景技术

柱塞泵/马达是能量转换装置，它的主要作用是传递运动，其结构特点是泵内缸体柱塞在柱塞孔内的直线往复运动和半球面与配流盘之间的相对旋转运动。由于柱塞泵/马达转速高，压力大、易磨损，所以缸体在柱塞泵/马达中是一个关键部件，而且是一个易损件。这就要求缸体的柱塞与柱塞孔、半球面与配流盘组成的摩擦副要有很高的耐磨性。要提高柱塞泵/马达缸体的耐磨性，主要要提高缸体柱塞孔和半球面材料的耐磨性。以前柱塞泵/马达缸体采用铅青铜(ZCuPb17Sn4Zn4)作为缸体球面及柱塞孔的耐磨层，制造方法采用柱塞孔和半球面整体浇注。铅青铜在柱塞泵/马达压力大于30Mpa、转数大于2000r/min时，缸体半球面容易磨损，加之浇注缸体容易出现比重偏析，金相组织中由于Pb的堆积而改变铜合金的物理性能(如图3所示)，实际使用中表现为柱塞泵/马达磨损快、故障率高、使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是提供一种PQT铜合金，主要用于柱塞泵/马达缸体的摩擦副材料，解决了现有铜合金材料制作的柱塞泵/马达磨损快、故障率高、使用寿命短的问题。

本发明的另一目的是，提供上述的PQT铜合金的制造方法。

本发明所采用的技术方案是，一种PQT铜合金，由以下组分按照质量百分比组成：Pb为13％-15％；Sn为6％-8％；Zn为6％-8％；Ni为2％-3％；Mn为3％-4％；RE为0.6％-1％，余量为Cu。

本发明所采用的另一技术方案是，一种PQT铜合金的制造方法，按照以下步骤实施：

步骤1、按照以下质量百分比称量各组分：Pb为13％-15％；Sn为6％-8％；Zn为6％-8％；Ni为2％-3％；Mn为3％-4％；RE为0.6％-1％，余量为Cu；

步骤2、将步骤1称量的Cu、Ni和Mn一起放入中频炉中进行熔化，然后在熔液表面覆盖一层石墨粉，在石墨粉的上表面再覆盖一层木炭粉；

步骤3、将步骤1称量的Pb、Sn、Zn及RE一起放入步骤2得到的熔液中，待Pb、Sn、Zn和RE完全熔化后，充分搅拌2-3分钟，得到基本混合熔液；

步骤4、以步骤1中的所有组分为100％，另外称量0.6-0.8％的磷铜和0.4-0.7％的冰晶石，将称量的磷铜和冰晶石汇合均匀后，用紫铜皮包裹好，制作成包装袋形式的添加剂包，将该添加剂包装入石墨材料制作的加料工装中，伸进步骤3得到的基本混合熔液中，待添加剂包包含的紫铜皮和磷铜、冰晶石全部熔化后，取出加料工装，均匀搅拌3-5分钟，得到中间混合熔液；

步骤5、精炼：如图2所示：利用通气工装，通气工装的上端与氩气联通，通气工装的下端及四周设置有许多个通气孔，将通气工装伸进步骤4得到的中间混合熔液中，向中间混合熔液中通入氩气5-10分钟进行除氧，得到最终混合熔液，即成。

本发明的有益效果是：与现有的铅青铜(ZCuPb17Sn4Zn4)合金材料相比，在不降低铜合金耐磨性的情况下，使得铜合金在铸造时出现比重偏析的几率减小；提高了铜合金的耐磨性、机械性能和致密程度；增强了铜合金的强度和硬度；使铜合金的金相组织更加致密，Pb的分布更加均匀、耐磨性得到进一步提高。利用该铜合金生产的缸体装配到柱塞泵/马达中后，使得柱塞泵/马达的寿命得到了显著的提高。

附图说明

图1是本发明方法采用紫铜皮添加部分组分时的工作示意图；

图2是本发明方法采用通气工装通入氩气时的工作示意图；

图3是现有技术中的铅青铜(ZCuPb17Sn4Zn4)浇注缸体中Pb堆积分布的金相组织显微照片；

图4是本发明方法制备的铜合金的金相组织显微照片。

图中，1.中频炉，2.基本混合熔液，3.加料工装，4.添加剂包，5.PQT铜合金溶液，6.通气工装，7.通气孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明所称的PQT铜合金材料，其中的P是代表铅物质、Q是代表青铜类、T是代表铜合金，该PQT铜合金材料使用在缸体半球面与配流盘、缸体柱塞孔与柱塞所组成的摩擦副中，能够充分发挥减磨、耐磨的作用。