一種核電軸承用合金材料及其制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核電軸承用合金材料及其制備工藝，該合金材料各組分重量百分比含量如下：Cu4.50～5.50，Sb10.00～13.00，Ni0.10～0.50，As0.30～0.70，Cd1.10～1.40，Sn79.00～82.50。該核電軸承用合金材料及其制備工藝為配料→裝入部分原料料→熔煉→投入余錫，并降溫→精煉→投入砷→投入鎘→再次精煉→澆注。采用本配方生產(chǎn)的合金材料的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到95MPa以上，布氏硬度能夠達(dá)到40以上，抗壓強(qiáng)度能達(dá)到150MPa以上，屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到60MPa以上；采用該種高強(qiáng)度高硬度的合金材料制備的軸承，具備耐高溫、耐腐蝕、耐磨和潤(rùn)滑性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種核電軸承用合金材料及其制備工藝 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種核電軸承用合金材料及其制備工藝。 【背景技術(shù)】
[0002] 核電機(jī)組常處于高溫、高壓、高濕環(huán)境，其軸處于連續(xù)不斷的高速旋轉(zhuǎn)中，因此對(duì) 于作為核電機(jī)組的重要部件--軸承，其材料在耐高溫、耐腐蝕、耐磨以及潤(rùn)滑性、適應(yīng)性、 抗咬合等性能有著非常高的要求；由于核電機(jī)組工作運(yùn)行壽命、檢修周期等都要求很長(zhǎng)，因 此對(duì)軸承材料的壽命也有嚴(yán)格的要求，即軸承合金需要具備更高的強(qiáng)度和硬度，以承受軸 頸較大的單位載荷以及軸頸的周期性載荷沖擊和振動(dòng)。而目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家難以生產(chǎn)出 高強(qiáng)度和高硬度的軸承合金，只能完全依靠進(jìn)口，并且是整機(jī)進(jìn)口，一旦核電機(jī)組的軸承出 現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，只能需要等待國(guó)外生產(chǎn)商來(lái)解決，浪費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種核電軸承用合金材料及其制備工 藝，采用該合金材料制備的軸承具有高強(qiáng)度和高硬度的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于提供一種核電軸承用合金材 料，該合金材料各組分重量百分比含量如下：Cu4. 50?5. 50, SblO. 00?13. 00, NiO. 10? 0· 50, AsO. 30 ?0· 70, Cdl. 10 ?1. 40, Sn79. 00 ?82. 50。
[0005] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于，提供一種核電軸承用合金材料的制備工藝，其包括 以下步驟：
[0006] 步驟一，根據(jù)合金材料各組分重量百分比稱(chēng)取配料銅、錫、銻、錫鎳合金、砷銻合 金、鋪；
[0007] 步驟二，向熔煉爐中投入組分錫總重量1/2至2/3的錫，全部銅和全部銻以及全部 錫鎳合金；
[0008] 步驟三，啟動(dòng)熔煉爐，將爐溫升至800°C?850°C，待爐料全部融化后進(jìn)行充分?jǐn)?拌，并在合金液體溫度800°C?850°C下保溫lh ;
[0009] 步驟四，將上述合金液體保溫后自然冷卻至合金液體溫度680°C?700°C，加入余 量錫；
[0010] 步驟五，將合金液體溫度降溫至520°C?540°C進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁⒃?20°C?540°C 下加入精煉劑精煉除漁5min?lOmin ;
[0011] 步驟六，除渣處理后，將合金液體溫度降至500°C，采用鐘罩（由于砷銻合金密度 較合金溶液密度低，會(huì)漂浮在表面，采用鐘罩把砷銻合金直接壓入合金溶液中，利于熔化。） 加入砷鋪合金，烙化后保溫20min-30min ;
[0012] 步驟七，待步驟六中保溫處理完成后，將合金液體溫度降至480°C，加入鎘；
[0013] 步驟八，待鎘融化之后，在合金液體溫度480°C下加入精煉劑，用氬氣進(jìn)行除氣精 煉 5min ?lOmin ;
[0014] 步驟九，精煉完成后將合金液體溫度恒定在470°C?480°C下進(jìn)行澆鑄。
[〇〇15] 本發(fā)明的有益效果為：采用本配方生產(chǎn)的合金材料的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到95MPa以 上，布氏硬度能夠達(dá)到40以上，抗壓強(qiáng)度能達(dá)到150MPa以上，屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到60MPa以 上；采用該種高強(qiáng)度高硬度的合金材料制備的軸承，具備耐高溫、耐腐蝕、耐磨以及潤(rùn)滑性 好等優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 制備工藝過(guò)程添加的精煉劑能夠有效地解決合金材料中的Zn、Al、Fe、Pb等雜質(zhì) 元素的含量，從而有效地提高了合金材料的力學(xué)性能。
[0017] 由于As和Cd為有毒金屬，采用真空狀態(tài)下在中頻爐中對(duì)合金進(jìn)行振蕩密閉熔煉， 解決了 As和Cd對(duì)環(huán)境的污染及對(duì)工作人員身體健康的危害。
[0018] 說(shuō)明附圖
[〇〇19] 圖1為核電軸承用合金材料的制備工藝的流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本發(fā) 明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)講， 只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易 見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0021] 圖1為本核電軸承用合金材料的制備工藝，下面參考圖1對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例 進(jìn)行描述。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 合金材料各組分重量百分比含量如下：Cu為5. 00, Sb為12. 00, Ni為0. 25, As為 0. 50, Cd 為 1. 25,余量為 Sn。
[0024] 該合金材料的制備工藝步驟包括：根據(jù)上述合金材料各組分重量百分比稱(chēng)取配 料銅、錫、銻、錫鎳合金、砷銻合金、鎘；向熔煉爐中投入組分錫總重量0.5倍的錫，全部銅、 全部銻以及全部錫鎳合金；啟動(dòng)熔煉爐，將爐溫升至830°C，待爐料全部融化后進(jìn)行充分?jǐn)?拌，并在合金液體溫度810°C下保溫lh。
[0025] 將上述合金液體保溫后自然冷卻至合金液體溫度680°C，加入余量錫；將合金 液體溫度溫至525°C進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁⒃?20°C下加入精煉劑NH 4C1和松香，進(jìn)行精煉除 渣5min;除渣處理后，將合金液體溫度降至500°C，采用鐘罩加入砷銻合金，熔化后保溫 20min ;待保溫處理完成后，將合金液體溫度降至480 C，加入鋪；待鋪融化之后，在合金液 體溫度480°C下加入精煉劑NH4C1和松香，并用氬氣進(jìn)行除氣精煉10分鐘；精煉完成后將合 金液體溫度恒定在470°C下進(jìn)行澆鑄。
[0026] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述熔煉爐為中頻爐，整個(gè)制備工藝是在真空狀態(tài)下 的中頻爐中振蕩密閉進(jìn)行熔煉。
[0027] 對(duì)本實(shí)施例制備的合金材料進(jìn)行成分分析，成分分析見(jiàn)下表：
[0028]
【權(quán)利要求】
1. 一種核電軸承用合金材料，其特征在于，該合金材料各組分重量百分比含量如下： Cu4. 50 ?5. 50, SblO. 00 ?13. 00, NiO. 10 ?0. 50, AsO. 30 ?0. 70, Cdl. 10 ?1. 40， Sn79. 00 ?82. 50。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電軸承用合金材料，其特征在于，該合金材料各組分重量 百分比含量如下：Cu為5. 00, Sb為12. 00, Ni為0. 25, As為0. 50, Cd為1. 25,余量為Sn。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電軸承用合金材料，其特征在于，該合金材料各組分重量 百分比含量如下：Cu為4. 80, Sb為11. 50, Ni為0· 20, As為0· 40, Cd為1. 30,余量為Sn。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電軸承用合金材料，其特征在于，該合金材料各組分重量 百分比含量如下：Cu為5. 20, Sb為12. 50, Ni為0· 40, As為0· 60, Cd為1. 40,余量為Sn。
5. -種核電軸承用合金材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，根據(jù)合金材料各組分重量百分比稱(chēng)取配料銅、錫、銻、錫鎳合金、砷銻合金、 鎘； 步驟二，向熔煉爐中投入組分錫總重量1/2至2/3的錫，全部銅和全部銻以及全部錫鎳 合金； 步驟三，啟動(dòng)熔煉爐，將爐溫升至800°C?850°C，待爐料全部融化后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?在合金液體溫度800°C?850°C下保溫lh ; 步驟四，將上述合金液體保溫后自然冷卻至合金液體溫度680°C?700°C，加入余量 錫； 步驟五，將合金液體溫度降溫至520°C?540°C進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并?20°C?540°C下加 入精煉劑精煉除漁5min?lOmin ; 步驟六，除渣處理后，將合金液體溫度降至500°C，采用鐘罩加入砷銻合金，熔化后保溫 20min_30min ; 步驟七，待步驟六中保溫處理完成后，將爐溫降至480°C，加入鎘； 步驟八，待鎘融化之后，在合金液體溫度480°C下加入精煉劑，用氬氣進(jìn)行除氣精煉 5min ?lOmin ; 步驟九，精煉完成后將合金液體溫度恒定在470°C?480°C下進(jìn)行澆鑄。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的核電軸承用合金材料的制備工藝，其特征在于，所述熔煉爐 為中頻爐，整個(gè)制備工藝是在真空狀態(tài)下的中頻爐中振蕩密閉進(jìn)行熔煉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的核電軸承用合金材料的制備工藝，其特征在于，所述精煉劑 為NH4C1和松香。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK104109776SQ201410375127
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】李建保, 何曉東, 梁小燕, 賈元波, 李拓, 蔡俊峰, 楊作獻(xiàn) 申請(qǐng)人:四川朗峰電子材料有限公司