一種預混合青銅粉、制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬合金技術領域，涉及一種預混合青銅粉、制備方法及其應用。
【背景技術】
[0002] 銅錫微型含油軸承具有抗腐蝕性能強、機械強度高、導熱率高、工作壽命長等優 點，廣泛應用于精密電子、高檔家用電器、通訊設施、汽車和IT等領域中，目前已成為機械 行業中一類必不可少的基礎零件。由于原料銅錫粉末對微型含油軸承的最終性能影響極 大，因此對原料粉末的研宄和如何提高粉末性能一直受到人們的重視。
[0003] 含油軸承是以金屬粉末為主要原料經過粉末冶金法制得的多孔燒結體，利用燒結 體中初始原料粉末粒子燒結后殘留的孔隙，使潤滑油浸滲到該孔隙中從而可以在無供油狀 態下使用。因此含油軸承中孔隙的數量、大小、形狀及分布等性質均會在很大程度上影響含 油軸承的性能質量，而含油軸承的這些特性是由合成該含油軸承的金屬粉末的性質以及在 軸承的合成過程中的條件參數所決定的，尤其是原料粉末的特性會在很大程度上決定含油 軸承的最終性能。作為適合燒結含油軸承的材質，廣泛使用在銅中含有約10%的錫而形成 青銅合金，可使用銅粉與錫粉的混合粉末或者青銅合金粉末作為原料粉末制成青銅系燒結 含油軸承。
[0004] 利用現有的青銅合金粉的制造方法制造的青銅合金粉具有球形化、大顆粒大孔隙 等缺點。由于粒子形狀比較接近球形，因此燒結前的粉末壓坯的強度弱，在制造工序中發生 破裂、缺損等問題的概率高。而現有的這種制造方法，也隨著軸承的小型化，而變得不受歡 迎，另一方面，為了應對電動機的小型化所伴隨的軸承的小型化，要求與軸接觸的軸承周面 的孔隙更微細且均勻的分布。而現有的原料粉末往往具有含油率偏低、強度與收縮率無法 平衡以及機械強度較低的技術缺陷。
[0005] CN1345643A公開了一種Cu-SnlO合金粉末的生產方法，其中將銅粉、錫粉以 90:10重量混合，同時加入占銅錫合金粉中重量0. 8-2%的硬脂酸鋅或硬脂酸鋰，將混合料 在350-800 °C溫度范圍內燒結，所得產物粉碎，篩分，裝箱即得。此發明制備的Cu-Sn10合金 粉末的松裝密度< 2. 5g/cm3,收縮率< 2%，流動性< 34s/50g，但并未提及由此制成的含油 軸承的含油率。
[0006] CN101880790A公開了一種含油軸承用銅錫局部合金粉末及其制備方法，其含 油軸承用銅錫局部合金粉末中各原料組分的比例是：Cu為89. 5wt%?91. 5wt% ;Sn為 8. 5wt%?10. 5wt%。雖然本發明制備的含油軸承用銅錫局部合金粉末能夠獲得理想的燒 結收縮率和松裝密度，并得到良好的孔隙度，但是其含油率僅為14?22%，徑向壓潰強度 ^ 18kg/mm2〇
[0007]因此，如何通過改良原料粉末的性質來改良含油軸承的性能質量是本領域目前急 需解決的問題。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種預混合青銅粉、制備方法及其 應用。
[0009] 為達此目的，本發明采用以下技術方案：
[0010] -方面，本發明提供了一種預混合青銅粉，所述預混合青銅粉按其各組分占預混 合青銅粉的質量百分比主要由以下原料制備得到：
[0011] 霧化銅粉與電解銅粉組成的混合銅粉 87 4?90.2質量％
[0012] 錫粉 9?11質量％ 硬脂酸鋅 0 4?0.8質量％ 硬脂酸鋰 0.4?0.8質量％。
[0013] 在本發明所述預混合青銅粉的原料中，所述混合銅粉的用量可以為87. 4質量％、 87. 6質量％、87. 8質量％、88質量％、88. 3質量％、88. 5質量％、88. 7質量％、88. 9質量％、 89質量％、89. 2質量％、89. 4質量％、89. 6質量％、89. 8質量％、90質量％或90. 2質量％;
[0014] 所述錫粉的用量可以為9質量％、9. 2質量％、9. 4質量％、9. 6質量％、9. 8質 量％、10質量％、10. 3質量％、10. 5質量％、10. 7質量％、10. 9質量％或11質量％ ;
[0015] 所述硬脂酸鋅的用量可以為0. 4質量％、0. 43質量％、0. 45質量％、0. 47質量％、 〇. 5質量％、0. 54質量％、0. 58質量％、0. 6質量％、0. 65質量％、0. 68質量％、0. 7質量％、 0.72質量％、0.75質量％、0.78質量％或0.8質量％;
[0016] 所述硬脂酸鋰的用量可以為0. 4質量％、0. 43質量％、0. 45質量％、0. 47質量％、 〇. 5質量％、0. 54質量％、0. 58質量％、0. 6質量％、0. 65質量％、0. 68質量％、0. 7質量％、 0. 72質量％、0. 75質量％、0. 78質量％或0. 8質量％。
[0017] 在本發明所述預混合青銅粉的原料中，以所述混合銅粉的質量為100%，所述混 合銅粉中霧化銅粉與電解銅粉的質量百分比為：80?95%霧化銅粉，5?20%電解銅粉； 其中所述霧化銅粉可以為80質量％、80. 5質量％、81質量％、82質量％、83質量％、84質 量％、85質量％、86質量％、87質量％、88質量％、89質量％、90質量％、90. 5質量％、91質 量％、91. 5質量％、92質量％、92. 5質量％、93質量％、93. 5質量％、94質量％、94. 5質量％ 或95質量％，所述電解銅粉可以為5質量％、5. 5質量％、6質量％、6. 5質量％、7質量％、 7. 5質量％、8質量％、8. 5質量％、9質量％、10質量％、11質量％、12質量％、13質量％、14 質量％、15質量％、16質量％、17質量％、18質量％、19質量％或20質量％。
[0018] 在本發明所述預混合青銅粉中，所述霧化銅粉的粒徑為-350目；優選地，所述錫 粉的粒徑為-350目；優選地，所述混合銅粉的粒徑為-100目。
[0019] 本發明所述預混合青銅粉的松比為2. 5?2. 8g/cm3,例如2. 5g/cm3、2. 55g/cm3、 2. 6g/cm3、2. 65g/cm3、2. 7g/cm3、2. 75g/cm3或 2. 8g/cm3。
[0020] 本發明所述預混合青銅粉的流動性為30?35s/50g，例如30s/50g、30. 5s/50g、 31s/50g、31.5s/50g、32s/50g、32. 5s/50g、33s/50g、33. 5s/50g、34s/50g、34. 5s/50g或 35s/50g〇
[0021] 本發明所述預混合青銅粉的粒徑分布為：粒徑為-325目的預混合青銅粉40? 50%，-200目 <粒徑< -325目的預混合青銅粉20?30%，-100 <粒徑< -200目的預混 合青銅粉20?40%。
[0022] 另一方面，本發明提供了一種本發明所述預混合青銅粉的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟：
[0023] (1)在中頻熔煉爐中將原料一級銅板熔化成金屬熔液，利用從高壓噴嘴噴射出的 高壓水沖擊金屬熔液流體，脫水，動態氧化，篩分，制得霧化銅粉；
[0024] (2)向霧化銅粉中加入電解銅粉，均勻混合，高溫燒結團化，粉碎，篩分，制得混合 銅粉；
[0025] (3)將步驟⑵制得的混合銅粉與錫粉、硬脂酸鋅以及硬脂酸鋰混合均勾，制得預 混合青銅粉。
[0026] 在本發明所述預混合青銅粉的制備方法中，步驟（1)所述高壓噴嘴為4個內徑5_ 的圓柱形噴嘴；優選地，所述高壓水的壓力為20?25MPa，例如20MPa、20. 4MPa、20. 8MPa、 21MPa、21. 3MPa、21. 5MPa、21. 7MPa、22MPa、22. 5MPa、22. 8MPa、23MPa、23. 4MPa、23. 8MPa、 24MPa、24. 2MPa、24. 4MPa、24. 6MPa、24. 8MPa或 25MPa。
[0027] 在本發明所述預混合青銅粉的制備方法中，步驟（2)所述高溫燒結團化的溫度為 800?90CTC，例如8001：、8101：、8201：、8301：、8401：、8501：、8601：、8701：、8801：、890。〇或 900。。。
[0028] 第三方面，本發明提供了本發明所述的預混合青銅粉在含油軸承制造中的應用， 所制造的含油軸承的含油率為30?35%，例如30%、30. 5%、31%、31. 5%、32%、32. 5%、 33%、33. 5%、34%、34. 5%或 35%;收縮率為-0? 2%?0? 5%，例如-0? 2%、-0. 18%、-0. 15 %、-0? 13%、-0. 1%、0%、0. 1%、0. 2%、0. 3%、0. 4%或 0? 5% ;壓潰強度彡 30000psi。
[0029] 一般而言，粉末的粒度分布越微細，則粉末的流動性就越差，不利于成型。而如果 要讓成型后的軸承有較高的含油率，則需要制備得到分布均勻且較為不規則的顆粒，為了 解決這一矛盾，經過研宄，本發明將預混合青銅粉的粒徑分布控制在在-100目?-325目， 松比控制在2. 5?2. 8g/cm3,使得其具有合適的流動性（30?35s/50g)，從而可以使得由 該預混合青銅粉制成的含油軸承在含油率、收縮率以及壓潰強度等方面的性能有所改善。
[0030] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0031] 本發明通過高壓水霧化法制備霧化銅粉而后與電解銅粉混合，之后與錫粉、硬脂 酸鋅以及硬脂酸鋰混合制備得到預混合青銅粉，將其松比控制在2. 5?2. 8g/cm3,并且粒徑 分布在-100目?-325目，顆粒較為微細，且流動性較好，由其制成的含油軸承的含油率可 以達到30?35%，收縮率為-0. 2%?0. 5%，壓潰強度彡30000psi，可以滿足技術與市場 的需求，具有較好的應用前景。
【具體實施方式】
[0032] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。本領域技術人員應該明 了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0033] 實施例1
[0034] 在本實施例中，由以下原料制備預混合青銅粉：
[0035] 霧化銅粉與電解銅粉組成的混合銅粉 87.4質量％ 錫粉 11質量％ 硬脂酸鋅 0.8質量％ 硬脂酸鋰 0.8質量％。
[0036] 所述混合銅粉中霧化銅粉與電解銅粉的質量百分比為：90%霧化銅粉，10%電解 銅粉。
[0037] 通過以下方法來制備上述預混合青銅粉，具體包括以下步驟：
[0038] (1)在中頻熔煉爐中將原料一級銅板熔化成金屬熔液，利用從內徑5mm的圓柱 形高壓噴嘴噴射出的壓力為20MPa的高壓水沖擊金屬熔液流體，脫水，動態氧化，篩分，制 得-350目的霧化銅粉；
[0039] (2)向霧化銅粉中加入電解銅粉，均勻混合，在850°C下進行高溫燒結團化，粉碎， 篩分，得到-100目的混合銅粉；
[0040] (3)將步