專利名稱：高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型材料的自潤滑軸承，特別是一種高性能銅基粉末冶金含油自 潤滑軸承及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的銅基粉末冶金含軸承，當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，軸承間隙中的這些油所 形成的油膜動力支撐承軸勁的載荷，含油軸承即處在流體動壓潤滑狀態(tài)下工作。這決定了 含油軸承適用于中、小承載及較高速度時(shí)才能實(shí)現(xiàn)流體動壓潤滑，在重載的工況條件下，傳 統(tǒng)的銅基粉末冶金含油軸承就顯的無能為力。最典型的液壓挖掘機(jī)的機(jī)身部位的軸承，工 況條件是需要承受高面壓和很大的偏載，在滑動速度及低擺動角度很少的區(qū)域內(nèi)使用，往 往容易發(fā)生油潤滑的不足潤滑，在高面壓情況下造成軸承摩擦系數(shù)提高到0. 3以上，產(chǎn)生 異常的尖聲形成黏著現(xiàn)象，從而把軸咬死。因此在該部位的軸承成為經(jīng)常更換的易損件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)不足而提供一種有很好的抗(耐)黏著性能的 銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，特別針對承受高面壓和很大的偏載，滑動速度及低擺角度 很少的液壓挖掘機(jī)的機(jī)身部位的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承。為了滿足上述要求，高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的技術(shù)方案是它呈軸 套狀，其特征是原料組成的質(zhì)量比是鋁粉8 12%、錫粉4 8%、鎳粉0. 6 4%、硬質(zhì) 顆粒物1 5%、硬酯酸鋅1 5%，余量為銅粉。所述鋁粉的平均粒徑不大于150 μ m。所述錫粉的平均粒徑不大于150 μ m。所述 鎳粉的平均粒徑不大于75 μ m。所述硬質(zhì)顆粒物的平均粒徑不大于2 μ m。所述銅粉的平均 粒徑不大于150 μ m。所述的硬質(zhì)顆粒物為Fe2P、Fe3P> FeB, Fe2B, Fe3B中的一種或任何幾種的混合。制造上述高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工藝路線依次是其特征是根據(jù)上 述原料組成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加工至要求的幾何尺寸和真 空浸油，制成成品。根據(jù)上述高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承還可以在高性能銅基粉末冶金含 油自潤滑軸承的外圓包裹有鋼套。制造上述包裹有鋼套的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工藝路線依次是其 特征是根據(jù)上述配料，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加工軸套狀坯料外 圓，根據(jù)車加工后的軸套狀坯料的外圓制作鋼套，將車加工后的軸套狀坯料過盈壓入鋼套 內(nèi)，再擴(kuò)散燒結(jié)，使鋼套與軸套狀坯料的接觸面間熔融結(jié)合，車加工至要求的幾何尺寸和真 空浸油，制成成品。本發(fā)明高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的含油率為12 18%。根據(jù)上述方案制造的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承能提高耐磨性和抗黏
3著能力的機(jī)理是由于所含金屬元素的協(xié)同作用所致含鋁的特性1、從材料結(jié)構(gòu)的金粉分析，材料基本組織是銅-鋁基的β相和包含r2相的硬質(zhì) 顆粒點(diǎn)。銅-鋁基的β相有硬度較高的(HV:250)有很好的抗黏著性能。而傳統(tǒng)的青銅具 有銅基α相是硬度很低(HV:110)容易產(chǎn)生凝固磨損，具有這種相制得的軸承在高載(高 面壓)偏載低速情況下沒有足夠的抗黏著能力。2、含有鋁的銅合金軸套通過擴(kuò)散燒結(jié)和鋼基體在結(jié)合面上形成了 α相，因此結(jié) 合十分充分。含錫的特性錫能夠提高強(qiáng)度和抗疲勞性能，當(dāng)Sn的質(zhì)量百分比含量小于時(shí)，強(qiáng)度的增加 將不令人滿意，另一方面當(dāng)Sn的質(zhì)量百分比含量超過15%，易形成金屬間化合物并且合金 也將變脆，所以優(yōu)選4 8%。含鎳的特性鎳能夠提高強(qiáng)度以及抗腐蝕性能。當(dāng)Ni的質(zhì)量百分比含量小于0. 時(shí)，強(qiáng)度增 加得不令人滿意，另一方面當(dāng)M的質(zhì)量百分比含量超過5%，易形成金屬間化合物并且合 金也將變脆，所以優(yōu)選0. 6 4%。硬質(zhì)顆粒的特性添加硬質(zhì)顆粒物目的提高滑動軸承的耐磨性，硬質(zhì)顆粒優(yōu)選采用與銅或銅合金有 良好燒結(jié)性能的鐵基化合物，主要有Fe2P、Fe3P、FeB、Fe2B、Fe3B。這些鐵基化合物與銅具有 較強(qiáng)的潤濕性。銅能給所有的硬質(zhì)顆粒物得到有效的保持，由于鐵基化合物硬度高、耐磨 損，對滑動軸承起到很強(qiáng)的支撐作用，提高了耐磨損性。硬酯酸鋅的特性它有兩個(gè)作用，一是良好脫模潤滑劑，二是在溫度400°C揮發(fā)掉80 %，在溫度 500°C揮發(fā)掉100%，經(jīng)揮發(fā)后留下的孔隙為浸油用于存油的微孔?？梢酝ㄟ^控制造孔劑的 量來控制含油孔隙的比例。軸套狀坯料有鋼套包裹提高了整體性能。在過盈配合后再擴(kuò)散燒結(jié)，本發(fā)明的擴(kuò) 散燒結(jié)為固相擴(kuò)散燒結(jié)，固相擴(kuò)散燒結(jié)是解決鋼基與銅合金層結(jié)合強(qiáng)度的主要措施。在燒 結(jié)前鋼套內(nèi)徑與第一次燒結(jié)銅合金軸套外徑之間有一定量的過盈配合，壓入后在固相擴(kuò)散 燒結(jié)前兩者之間已產(chǎn)生很大的結(jié)合應(yīng)力，在的兩者相互緊密接觸之間經(jīng)燒結(jié)將發(fā)生原子擴(kuò) 散，最終使兩層材料之間產(chǎn)生牢固的結(jié)合力。本發(fā)明在軸套狀坯料與鋼套配合后形成整體， 解決了軸套狀坯料脆性問題，提高了軸承的抗沖擊能力、抗壓潰能力。在裝配時(shí)也不容易變 形。


圖1是包裹有鋼套的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承剖面圖。圖中1、軸套狀坯料；2、鋼套；3、結(jié)合層。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
所述的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承呈軸套狀，其原料組成的質(zhì)量比是鋁 粉8 12%、錫粉4 8%、鎳粉0.6 4%、硬質(zhì)顆粒物1 5%、硬酯酸鋅1 5%，余量 為銅粉。所述鋁粉的平均粒徑不大于150 μ m。所述錫粉的平均粒徑不大于150 μ m。所述 鎳粉的平均粒徑不大于75 μ m。所述硬質(zhì)顆粒物的平均粒徑不大于2 μ m。所述銅粉的平均 粒徑不大于150 μ m。所述的硬質(zhì)顆粒物為Fe2P、Fe3P> FeB, Fe2B, Fe3B中的一種或任何幾種的混合。制造上述高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工藝路線依次是根據(jù)上述原料組 成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制 成成品。上述各道加工工藝的參數(shù)為常規(guī)工藝，不再詳細(xì)敘述。根據(jù)上述高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承還可以在高性能銅基粉末冶金含 油自潤滑軸承的外圓包裹有鋼套。制造上述包裹有鋼套的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工藝路線依次是根 據(jù)上述配料，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加工軸套狀坯料外圓，根據(jù)車 加工后的軸套狀坯料1的外圓制作鋼套2，將車加工后的軸套狀坯料1過盈壓入鋼套2內(nèi)， 再擴(kuò)散燒結(jié)，使鋼套2與軸套狀坯料1的接觸面間熔融結(jié)合，形成結(jié)合層3，車加工至要求的 幾何尺寸和真空浸油，制成成品。本發(fā)明高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的含油率為12 18%。經(jīng)測試高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的機(jī)械性能與傳統(tǒng)粉末件(Cu-Sn 基)軸承的機(jī)械性能對比
項(xiàng)目本發(fā)明公開的自潤滑軸承傳統(tǒng)粉末件(Cu-Sn基)抗拉強(qiáng)度130 180MPaIOOMPa硬度120 180HB< 80HB含油率12 18%12 18%極限承載(面壓)90 IOOMPa40 50MPa 根據(jù)上述測試和實(shí)驗(yàn)，可以看到，高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的機(jī)械性 能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的粉末冶金軸承。
權(quán)利要求
高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，它呈軸套狀，其特征是原料組成的質(zhì)量比是鋁粉8～12％、錫粉4～8％、鎳粉0.6～4％、硬質(zhì)顆粒物1～5％、硬酯酸鋅1～5％，余量為銅粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，其特征是所述鋁粉的 平均粒徑不大于150 μ m ；所述錫粉的平均粒徑不大于150 μ m ；所述鎳粉的平均粒徑不大于 75 μ m ；所述硬質(zhì)顆粒物的平均粒徑不大于2 μ m ；所述銅粉的平均粒徑不大于150 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，其特征是所述的硬質(zhì) 顆粒物為Fe2P、Fe3P、FeB、Fe2B、Fe3B中的一種或任何幾種的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，其特征 是在高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的外圓包裹有鋼套。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承，其特征 是高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承的含油率為12 18%。
6.制造如根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工藝 路線依次是其特征是根據(jù)上述原料組成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車 加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。
7.制造如根據(jù)權(quán)利要求4所述包裹有鋼套的高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承工 藝路線依次是其特征是根據(jù)上述配料，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加 工軸套狀坯料外圓，根據(jù)車加工后的軸套狀坯料的外圓制作鋼套，將車加工后的軸套狀坯 料過盈壓入鋼套內(nèi)，再擴(kuò)散燒結(jié)，使鋼套與軸套狀坯料的接觸面間熔融結(jié)合，車加工至要求 的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能銅基粉末冶金含油自潤滑軸承及其生產(chǎn)工藝。旨在提供一種有很好的抗黏著性能的銅基粉末冶金含油自潤滑軸承。它呈軸套狀，其特征是原料組成的質(zhì)量比是鋁粉8～12％、錫粉4～8％、鎳粉0.6～4％、硬質(zhì)顆粒物1～5％、硬酯酸鋅1～5％，余量為銅粉。其工藝路線依次是根據(jù)上述原料組成，將各原料混合、壓制成軸套狀坯料、真空燒結(jié)、車加工至要求的幾何尺寸和真空浸油，制成成品。該發(fā)明的機(jī)械性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的粉末冶金軸承，特別適合承受高面壓和很大的偏載，滑動速度及低擺角度很少的工程機(jī)械的工作機(jī)部位。
文檔編號B22F3/26GK101982262SQ20101051479
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者孫志華 申請人:浙江長盛滑動軸承有限公司