[发明专利]一种机车零件用青铜合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种机车零件用青铜合金材料及其制备方法，按照配比将电解铜﹑锡﹑锑、锌、铁置于中频电炉内熔炼后保温；将碳化硅颗粒添加到保温完成的合金溶液当中搅拌；覆盖高纯度鳞片状石墨粉，重新升温至1250度，开启振动；采用水平连铸方法铸造成实心合金棒材；将铸造完成的实心合金棒材退火处理和冷却处理。本发明将纯净的碳化硅材料通过一定的技术手段均匀分布在铜、锑、锡、锌、铁和硅合金溶液当中，利用碳化硅高硬度，高耐磨性和良好的自润滑及高温强度大的性能，实现合金材料的性能的进一步提升。本发明所得到的复合合金新材料具有更高的强度﹑硬度，从而满足材料在高速铁路机车零部件中应用的要求。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种机车零件用青铜合金材料及其制备方法。

背景技术

锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，广泛应用于各类耐磨轴瓦、轴套、法兰及齿轮等方面，尤其用于高速铁路装备。为了提升高锡青铜合金棒的易切削性能，往往在棒料中添加铅元素，加铅后的高锡青铜合金棒具有高的耐磨性并易切削加工，被广泛使用。然而，含铅高锡青铜合金棒会对环境造成影响，随着人们环保意识的不断提高，含铅元素的青铜合金棒已不能满足国内外高端市场的要求，尤其不能满足我国快速发展的高速铁路机车零部件的要求。另外，随着工业的发展，锡青铜的合金硬度需进一步提高。

碳化硅具有纯度高，粒径小，分布均匀，比表面积大，高表面活性，松装密度低，极好的力学，热学，电学和化学性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自润滑，高热传导率，低热膨胀系数及高温强度大等特点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种机车零件用青铜合金材料及其制备方法，以解决现有技术的问题。

一方面，本发明实施例所公开的机车零件用青铜合金材料，该合金材料组分包含：碳化硅、锑、锡、锌、铁、铜。

进一步地，合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅0.3-1％、锑 0.5-1.5％、锡3-5％、锌1.5-2.5％、铁0.2-1.5％，余量为铜。

进一步地，合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅1％、锑0.5％、锡3％、锌1.5％、铁0.2％，余量为铜。

进一步地，合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅0.3％、锑1.5％、锡5％、锌2.5％、铁1.5％，余量为铜。

进一步地，合金材料组分按重量百分比分别为：碳化硅0.6％、锑1.1％、锡4％、锌2％、铁0.8％，余量为铜。

进一步地，所述合金材料组分中，碳化硅的粒径大于50μm且小于150 μm。

另一方面，本发明一些实施例还公开了上述的机车零件用青铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照配比将电解铜﹑锡﹑锑、锌、铁置于中频电炉内，加热至1200度-1250度，熔炼时间为3-4小时；同时用耐高温石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌，合金完全熔化后保温至1100度，保温静置时间为 25-30分钟；

步骤二：将碳化硅颗粒添加到保温完成的合金溶液当中，并开启搅拌装置，搅拌速率为300-310转/分钟，搅拌时间为20-25分钟；

步骤三：在搅拌完成的溶液上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉，厚度约为 10-15cm，并继续保温。

步骤四：保温10-15分钟后，重新升温至1250度，并开启中频电炉的振动装置，振动频率为5次/秒；

步骤五：采用水平连铸方法铸造成直径10-300mm，长度为2000mm的实心合金棒材；

步骤六：将铸造完成的实心合金棒材退火处理；