[发明专利]无铅双金属轴承材料用铜合金粉末及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，尤其涉及一种无铅双金属润滑材料用铜合金粉末及其制备方法。 

背景技术

本发明的产品用途是以低碳钢钢板为基体、表面松装烧结铜合金粉末、经致密轧制而成的铜合金- 钢双金属润滑材料，主要用于制造汽车轴承、侧板、止推片等。 

传统烧结制造铜-钢双金属润滑材料用铜合金粉，如CuPb10Sn10、CuPb24Sn、CuPb24Sn4等牌号的铜铅合金粉末，都含有大比例的铅。因铅及其化合物对人体有害， 2006年7月欧盟实施了RoHS指令，要求投入市场的电子和电气设备不得含有铅等有害物质。长期以来，由于铅在生产、电镀过程中的污染以及轴瓦废弃后的二次污染问题，对环境造成了巨大的危害，这个问题已越来越引起国内、外滑动轴承行业的关注。我国开发无铅铜基自润滑材料的呼声日益高涨，寻找一种无铅新材料来替代传统材料已成为必然趋势。 

中国发明专利CN101428343 A公布了一种新型铜合金粉末，其配方组成按照重量百分比为：铋1-15%、锡0.5-10%、锌0.3-15%，其余为铜，该专利将锌作为一种主要添加成份，锌含量较高。中国发明专利CN101696477 B中公布了一种无铅铜基合金粉末材料，其成分范围为Cu93-94%、Sn6-7%、P0.1-0.4%。专利CN101696478 B中公布了一种无铅铜基合金粉末材料，其成分范围为Cu87-89%、Sn5-7%、Zn5-7%。在熔炼、雾化及烧结等制造环节中，因锌和磷受热极易发生氧化、气化或挥发，这三种专利产品都造成空气污染，恶化工作环境，是用另一种污染替代了铅污染，亟待改进。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种无铅双金属轴承材料用铜合金粉末及其制备方法，在配比成分中不含有害物质铅，在制造、使用过程中也不产生其他污染。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下： 

无铅双金属轴承材料用铜合金粉末材料重量百分比构成为：

铜77-96%、锡5-15%、铋1-8%、锌<0.3%、磷<0.1%、铅<0.1%。

作为优选，所述铜合金粉末材料重量百分比构成为：铜84-89%、锡8-12%、铋2.5-3.5%、锌<0.3%、磷<0.05%、铅<0.1%。 

无铅双金属轴承材料用铜合金粉末材料，其特征是所述材料的物理性能为： 

①规格为-100目、-120目、-150目、-180目、-200目，优选规格为-150目；

②松装密度为3.5～5.0 g/cm³；优选松装密度为3.8～4.8g/cm³；

③流动性为≤25s/50g；优选流动性为≤23s/50g；最佳流动性为≤20s/50g；

④粒度分布：>150μm：0.5%；150~106μm：0-20%；106~75μm：0-20%；75~45μm：5-40%；<45μm：45-85%；

优选粒度分布为>150μm：0%；150~106μm：≤0.5%；106~75μm：5-15%；75~45μm：10-30%；<45μm：55-75%；

⑤颗粒形状为球形、亚球形、不规则形。优选颗粒形状为亚球形。

上述无铅双金属轴承材料用铜合金粉末材料的制备方法包括以下具体步骤： 

（1）配料：按照上述成份配料，严格控制原料中的锌、磷、铅含量。

（2）熔炼：采用200～300kg容量的中频感应熔炼设备。先将这些配料按顺序加入中频熔炼炉，调高熔炼炉功率，使铜、锡、铋等金属材料熔化。感应炉具有电磁搅拌作用，使铜合金成份更加均匀，杂渣易上浮、去除。熔炼时，添加木炭或碎玻璃进行造渣保护，保温时间为2～10分钟，铜液温度控制在1300～1500℃之间。保温过程中应多次搅拌、扒渣，直至铜液表面洁净无浮渣。 

（3）雾化：通过柱塞泵或多级泵产生的高压水流对金属熔液进行雾化，铜液经过高压水冲击而细化，并遇水急冷，凝固成亚球形或椭圆形粉末。雾化参数为： 

①喷嘴尺寸为Φ1.5～3.5mm；优选方案喷嘴尺寸为Φ2.0～3.0mm；

②喷嘴个数为6～12个；优选方案喷嘴个数为8～10个；

③漏嘴尺寸为Φ2.0～6.0mm；优选方案漏嘴尺寸为Φ3.0～5.5mm；

④雾化水压为2.5～12.0MPa；优选方案雾化水压为3.0～9.0MPa；