[发明专利]一种轴承保持架用铜合金环材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承保持架用铜合金环材及其制备方法。

背景技术

保持架（cage），即轴承保持架，又称轴承保持器，指部分地包裹全部或部分滚动体，并随之运动的轴承零件，用以隔离滚动体，通常还引导滚动体并将其保持在轴承内。保持架的材质的类型有：低碳钢/不锈钢保持架，胶木/塑料（尼龙）保持架，黄铜/青铜/铝合金保持架等。

滚动轴承在工作时，由于滑动摩擦而造成轴承发热和磨损，特别在高温运转条件下，惯性离心力的作用加剧了摩擦、磨损与发热，严重时会造成保持架烧伤或断裂，致使轴承不能正常工作。

保持架不但受到摩擦力、张力、离心力和惯性力等机械应力的作用，而且需要承受某些润滑剂及其添加剂或其老化产物、有机溶剂或冷却剂产生的化学作用。这些作用还可能受到工况条件的影响，如高温、冲击载荷、振动或此类因素与其他条件的组合等。

因此，对于保持架的性能以及轴承本身的运行可靠性来说，保持架材料的选择十分重要，尤其是高精密轴承保持架材料的选择。保持架的材料除具有一定强度外，还必须导热性好、摩擦系数小、耐磨性好、冲击韧性强、密度较小且线胀系数与滚动体相接近。此外，冲压保持架需经受较复杂的冲压变形，还要求材料具有良好的加工性能。在一些要求极高的保持架上面有的还会镀一层银。

目前国内轴承生产商在铜保持架用铜材上几十年来没有大的变动和创新。材质基本上就是在H62基础上添加了一些铝和铁，强度、硬度和耐磨金相都属于较差的级别，性价比比较低，而且在产品的耐用性、适用性和寿命上均达不到用户的要求，行业迫切需要材料更新。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种轴承保持架用铜合金环材及其制备方法，所述铜合金环材抗拉强度高、硬度高、金相结构、α-β相比例好、晶粒小、晶粒排列致密度高、200℃下摩擦界面对油品的反应程度低。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种轴承保持架用铜合金环材，其化学成分质量百分比为：Cu+Ag：57.0~61.0%，0＜Ni+Co＜0.3%，Fe：0.2~1.0%，Al：1.0~2.0%，Mn：1.5~3%，Si：0.5~1.5%，Pb：0.2~0.8%，La+Ce：0.01~0.20%，杂质≤1.5%，余量为Zn；Al+Fe+Si+Mn：4.0~6.0%，Al+Ni：1.2~2.2%，Fe+Si：0.5~1.5%。

进一步，所述铜合金环材中，

99.5%≤Cu+Ag+Ni+Co+Al+Fe+Si+Mn+Pb+La+Ce+Zn＜100%。

另有，所述铜合金环材抗拉强度≥580MPa。

且，所述铜合金环材布氏硬度为145~191HB。

另，所述铜合金环材断后伸长率≥20%。

在本发明所述轴承保持架用铜合金环材的成分设计中：

Ni+Co，可促进组织球化，提高合金强度。

Al：添加后可有效提高合金组织的强化相。

Fe：细化晶粒，提高晶粒排列致密度，提高合金组织强化相。

Si：增加强度，提升铜合金环材铸造性能。

Mn：一种强化元素，添加后可提高合金组织强化相。

Al+Fe+Si+Mn：可有效提高合金组织的强化相，提升铜合金环材的强度和硬度。

Al+Ni：有效提高合金组织的强化相，提升铜合金环材的强度和硬度。

Fe+Si：高、硬质点强化相，使得铜合金环材获得高强度、高硬度。

Pb：一种独立相，添加后可使铸坯易切削，方便裁切，提升加工速率。

同时，本发明还提供一种轴承保持架用铜合金环材的制备方法，包括如下步骤：

1) 熔炼、铸造

按下述成分进行熔炼、铸造，得环形铸坯，轴承保持架用铜合金环材，其化学成分质量百分比为：Cu+Ag：57.0~61.0%，0＜Ni+Co＜0.3%，Fe：0.2~1.0%，Al：1.0~2.0%，Mn：1.5~3%，Si：0.5~1.5%，Pb：0.2~0.8%，La+Ce：0.01~0.20%，杂质≤1.5%，余量为Zn；Al+Fe+Si+Mn：4.0~6.0%，Al+Ni：1.2~2.2%，Fe+Si：0.5~1.5%；熔炼温度1000~1200℃，铸造压力为2~20MPa；

2) 冷却、裁切

将步骤1)所得环形铸坯快速冷却、裁切后得到所述承保持架用铜合金环材，冷却速度为500~600℃/min。