[发明专利]一种无铅铜合金自润滑材料和泵马达双金属缸体及其制备方法

权利要求书

1.一种泵马达双金属缸体，其特征在于，包括泵马达缸体基体、复合在所述泵马达缸体基体的柱塞孔表面的铜合金衬套，以及复合在所述泵马达缸体基体的配流面表面的铜合金层；所述铜合金衬套和铜合金层分别由无铅铜合金自润滑材料烧结在柱塞孔和配流面表面而形成；

所述无铅铜合金自润滑材料包括以下质量百分含量的组分：铜粉60～90％，铝粉1～8％，磷化金属盐粉末1～5％，铁源粉末1～5％，钛源粉末1～5％，锡源粉末1～6％，铋粉末1～6％，镍粉末1～5％，二硼化锆粉末0.5～3％；所述磷化金属盐粉末包括磷化铁粉末和/或磷化铜粉末；所述铁源粉末包括还原铁粉和/或磷化铁粉末；所述钛源粉末包括钛粉和/或氢化钛粉；所述锡源粉末包括球形锡粉和/或预合金铜锡合金粉末；

所述泵马达双金属缸体的制备方法，包括以下步骤：

将所述无铅铜合金自润滑材料的各组分混合，得到混合金属粉末；

将所述混合金属粉末置入衬套模具中压制成型，得到铜合金衬套胚件；将所述述铜合金衬套胚件在氢气气氛中进行自由烧结，得到铜合金衬套；

将泵马达缸体胚件进行表面电镀铜，得到预处理缸体胚件；在所述预处理缸体胚件的柱塞孔中镶嵌入所述铜合金衬套，在所述预处理缸体胚件的配流面铺设所述混合金属粉末，得到缸体装配件；

将所述缸体装配件在氢气气氛中进行加压烧结，得到泵马达双金属缸体。

2.根据权利要求1所述的泵马达双金属缸体，其特征在于，所述无铅铜合金自润滑材料包括以下质量百分含量的组分：铜粉65～85％，铝粉3～8％，磷化金属盐粉末1～3％，铁源粉末2～5％，钛源粉末1～3％，锡源粉末4～6％，铋粉末2～5％，镍粉末2～5％，二硼化锆粉末1～3％。

3.根据权利要求1所述的泵马达双金属缸体，其特征在于，所述铜粉为电解铜粉，所述电解铜粉的松装密度为2.5～2.7g/cm 3，粒径≤75μm，杂质质量含量≤0.5％，粉末流动性≤35s/50g；所述铝粉为球形铝粉，所述球形铝粉的粒径≤20μm；所述磷化金属盐粉末的粒径≤40μm，纯度≥98％；所述铁源粉末的粒径≤50μm，纯度≥99.9％；所述钛源粉末的粒径≤20μm，纯度≥99.9％；所述锡源粉末的粒径≤40μm，纯度≥99％；所述铋粉末的粒径≤20μm，纯度≥99％；所述镍粉末的粒径≤20μm，纯度≥99％；所述二硼化锆粉末为纳米级粉末，粒径≤50nm，纯度≥98％。

4.根据权利要求1所述的泵马达双金属缸体，其特征在于，所述泵马达缸体基体的材质为45合金钢或40CrMo合金钢；所述柱塞孔表面的铜合金衬套的壁厚为0.8～1.2mm，所述配流面表面的铜合金层的厚度为0.8～1.2mm。

5.权利要求1～4任意一项所述泵马达双金属缸体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述无铅铜合金自润滑材料的各组分混合，得到混合金属粉末；

将所述混合金属粉末置入衬套模具中压制成型，得到铜合金衬套胚件；将所述述铜合金衬套胚件在氢气气氛中进行自由烧结，得到铜合金衬套；

将泵马达缸体胚件进行表面电镀铜，得到预处理缸体胚件；在所述预处理缸体胚件的柱塞孔中镶嵌入所述铜合金衬套，在所述预处理缸体胚件的配流面铺设所述混合金属粉末，得到缸体装配件；

将所述缸体装配件在氢气气氛中进行加压烧结，得到泵马达双金属缸体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为200～300MPa，保压时间为2～5min；所述铜合金衬套胚件的壁厚为1.5～2.0mm；所述自由烧结的温度为800～850℃，保温时间为1～2h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电镀铜的镀铜层厚度为5～10μm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述镶嵌的方法为液氮冷冻镶嵌或常温镶嵌；所述铺设的混合金属粉末厚度为2.5～3.5mm。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加压烧结的烧结程序为：升压至烧结压力；然后在所述烧结压力下，以5±0.5℃/min的升温速率从室温升温至第一温度，在所述第一温度下进行第一保温；再以2±0.1℃/min的升温速率从第一温度升温至第二温度，在所述第二温度下进行第二保温；然后以1±0.1℃/min的降温速率从第二温度降温至第三温度，在所述第三温度下进行第三保温；最后从第三温度随炉冷却至室温；所述烧结压力为25～35MPa；所述第一温度为840～860℃，所述第一保温的保温时间为0.8～1.2h；所述第二温度为950～1050℃，所述第二保温的保温时间为1～2h；所述第三温度为650～750℃，所述第三保温的保温时间为0.5～1h。