[发明专利]铝基轴承合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝基轴承合金及其制备方法。 

背景技术

传统的铝基轴承合金ZAlSn6Cu1NI1，这种合金的优点是导热性、耐热性、疲劳强度和高温强度均高。但这种传统的铝基轴承合金ZAlSn6Cu1Ni1中铝-锡二元合金，Sn含量在5.5-7.0%，在液态时铝和锡在很大的成分范围内可以相互溶解，但锡在铝中的固溶度极小（≤0.01%），锡与铝可形成低熔点（228.5℃）的共晶体，共晶呈片状或球状游离在铝晶粒边界，锡含量高时，共晶体呈连续锡膜（片状结晶）包围铝晶粒，形成网状锡铝共晶体组织，这种组织的机械强度较低，存在有膨胀系数较大、抗咬合性差且铸造性能一般等缺点，不适于液压齿轮油泵。 

传统的铝基轴承合金ZAlSn6Cu1NI1应用于液压齿轮油泵时特别是高压齿轮油泵（25MPa以上）时，长期工作时易造成磨损加大，容积效率下降等现象。因此实际应用中，需要一种线膨胀系数较小，抗疲劳强度和抗咬合性均较强且流动性较好、易于铸造的铝基轴承材料。 

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种耐磨性、抗疲劳强度和抗咬合性高、线膨胀系数小的铝基轴承合金，同时还提供了一种所述铝基轴承合金的制备方法，该方法工艺简单，生产成本低，适合于工业化生产。 

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。 

铝基轴承合金，其特点是，该铝基轴承合金中的各组分按质量百分比的构成为：铜：2.8－3.2%、镁：0.7－1.3%、锰：0.2－0.4%、锡：3.5－4.5%、 钛：0.15－0.35%、B：0.1－0.2%、余量为铝。 

本发明的铝基轴承合金的制备方法，其特点是，包括以下步骤： 

1）、将纯铝锭、纯镁锭、纯锡锭、纯硼粉、50%铝-铜合金、10%铝-锰合金、5%铝-钛合金按铝基轴承合金中各成分的质量百分比含量进行配料：锡：3.5－5.0%、铜：2.8－3.2%、镁：0.7－1.3%、锰：0.2－0.4%、钛：0.15－0.35%、B：0.1－0.2%，其余为Al；（所述其余为Al中的Al包括纯铝锭、50%铝-铜合金、10%铝-锰合金、5%铝-钛合金中所有的Al。本发明中，所述50%铝-铜合金中铜含量为50%，其余为铝；所述10%铝-锰合金中锰含量为10%，其余为铝；所述5%铝-钛合金中钛含量为5%，其余为铝。） 

2）、在坩埚底部先放入上述配料中纯铝锭的2/3，然后依次加入所述50%铝-铜合金、所述10%铝-锰合金、所述5%铝-钛合金、纯硼粉，加热熔化后再加入剩余的纯铝锭以调节温度，最后加入纯镁锭和纯锡锭； 

3）、加热温度稳定升至700-730℃时，加入占上述步骤1）中的原材料总重量1%的综合处理剂进行精炼变质处理，扒渣后静置10分钟；综合处理剂为济南华赛金属工艺材料有限公司生产，其主要成份按照质量百分比为35%硝酸钾、6%石墨粉、24%氯化钠、30%二氧化硅、5%钛化铝。 

4）、先将钢锭模预热至150-200℃，再用上述步骤3）所得到的合金铝液浇注至钢锭模内，冷却至室温即可得到铝基轴承合金。 

与已有技术相比，本发明有益效果体现在： 

1、本发明的铝基轴承合金，把含锡量降低到3.5—4.5%，降低网状物，从而提高共晶体组织强度。 

2、本发明的铝基轴承合金，在合金中提高铜合金的含量到2.8-3.2%，铜合金元素溶解到固溶体而有效强化基体，部分铜可与铝形成θ(CuAl2)，提高合金的机械强度和表面性能。 

3、本发明的铝基轴承合金，在加入铜元素的同时，按照一定比例加入镁元素（ω_cu/ω_mg=1.5～4），形成主要合金强化相S（Al₂ CuMg）相，提高了合金的机械强度和表面耐磨性能 

4、本发明的铝基轴承合金，加入Ti、B等微量元素，可在基体上形成弥散状TiAl、AlB2、TiB2等化合物，形成强化效果。 

5、本发明的铝基轴承合金，在人工时效处理后，形成的组织为α（Al）固溶体+Sn相+化合物（主要有S（Al₂ CuMg）、θ(CuAl₂)相、TiAl、AlB2、TiB2相等），其中最主要强化相为S（Al₂ CuMg）。