一種粉末冶金高鎳合金軸承材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及合金軸承制造領域，尤其涉及一種粉末冶金高鎳合金軸承材料。
【背景技術】
[0002] 乙醇汽油是一種由糧食及其各種植物纖維加工成的燃料乙醇和普通汽油按照一 定比例混配形成的新型替代能源。乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是當前世界上可再生 資源的發展重點。但是，乙醇在燃燒過程中會產生乙酸，對汽車金屬特別是銅具有腐蝕作 用。而燃油泵裝在油箱內，浸在燃油中，燃油泵電機軸承材料是銅基，其極易被乙酸腐蝕使 軸承功能提前失效，最終導致燃油泵壽命達不到設計要求（5000小時）。目前通常是采用石 墨軸承替代銅基軸承，由于石墨軸承的價格高且其易脆，燃油泵電機質量不穩定，生產風險 較大。若要保證燃油泵電機用在乙醇汽油的介質中且使用壽命達5000小時，必須開發一種 新型耐腐蝕耐磨損軸承替代當前石墨軸承。
[0003] 經過對相關文獻的檢索，發現申請號為201010207043. 9的專利披露了一種滑動 軸承銅基合金材料，由銅錫鎳合金構成，銅錫鎳合金中各元素的重量百分含量是：錫7~ 9%，鎳0. 7~1. 3%，余量為銅。本發明材料克服了現有技術同類材料含鉛量高，不環保的 缺點，具有不含鉛，綠色環保，承載能力高，耐腐蝕，耐高溫及穩定不變形的優點，但是其仍 然為低鎳合金軸承，耐乙酸腐蝕性能較差。申請號為201310469249. 2的專利介紹了一種 銅基合金滑動軸承材料及其制備方法，該合金軸承由下列重量份的原料制成：錫1. 2-1. 4、 鎳8. 2-8. 5、銅91. 2-91. 5、硅粉0. 4-0. 5、石墨粉1. 1-1. 3、鐵粉13-14、硬酸酸鋅2-3、鋁粉 2. 2-2. 4、氮化硼0. 2-0. 4、鉍0. 2-0. 5、助劑1-2,該發明銅基合金滑動軸承材料采用的是一 種銅錫鎳合金，不含鉛，對環境無污染。該發明添加錫具有良好的耐腐蝕性能，鎳能提高合 金的彈性模數，起到強化合金的作用。但該合金軸承的耐酸腐蝕性能仍然需要進一步提高。
【發明內容】
[0004] 在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理 解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關 鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念， 以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0005] 為了解決以上問題，本發明提供一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，所述合金軸承 材料由以下重量份數的各組分組成：錫粉8-11 %，復合石墨粉5-10 %，復合鎳粉40-50 %， 磷銅粉2-6 %，余量為銅。
[0006] 所述合金軸承材料中復合石墨粉為銅包覆石墨粉。
[0007] 所述合金軸承材料中復合鎳粉為鎳銅合金粉。
[0008] 所述合金軸承材料中磷銅粉為銅磷合金粉。
[0009] 所述合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫8%，復合石墨粉5%，復合鎳粉 40 %，磷銅粉2 %，余量為銅。
[0010] 所述合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫8. 5%，復合石墨粉6%，復合鎳 粉42 %，磷銅粉3 %，余量為銅。
[0011] 所述合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫1〇%，復合石墨粉8%，復合鎳粉 45%，磷銅粉4%，余量為銅。
[0012] 本發明具有如下有益效果：
[0013] 本發明采用復合石墨粉作為固體潤滑劑，使得Cu-Sn合金分布在低溫狀態下更加 容易結合，同時磷銅粉有利于鎳銅合金細化晶粒。本發明制備的材料經過混合低溫擴散工 藝處理，合金分布更均勻。燒結時，在Cu顆粒周圍形成了潤滑層，使旋轉軸在軸承內徑表面 運轉時磨擦阻力減少，降低機械滑動噪聲；軸承運轉中提高了耐磨性，使用壽命超過5000 小時，且該高鎳合金軸承材料耐腐蝕性能較高，比較適合用于乙醇汽油用燃油泵。
【具體實施方式】
[0014] 下面來說明本發明的實施例。在本發明的一種實施方式中描述的元素和特征可以 與一個或更多個其它實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，說 明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0015] 實施例1
[0016] 粉末冶金高鎳合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫8%，復合石墨粉5%， 復合鎳粉40 %，磷銅粉2 %，余量為銅。
[0017] 其生產方法為首先將重量百分比錫8 %，復合石墨粉5 %，復合鎳粉40 %，磷銅粉 2%，其余Cu組成的組合物充分混合；將上述粉末在擴散爐內通過450°C，在N氣的保護下 進行低溫擴散，使部分金屬預先合金化；將上述混合或低溫擴散后的粉末置于模具中壓制 成形，壓成壓坯，壓力為400MPa，壓制密度為6. 4g/cm3;燒結處理是在主要元素的熔點溫度 以下進行的熱處理，將上述壓制成形的壓坯在N和H還原氣氛中，逐漸燒結加熱經2. 5小 時，升溫到580°C，再主燒結加熱到1000°C，恒溫3. 0小時，然后經1. 5小時逐漸降溫冷卻至 常溫，燒結成合金燒結體；將上述去毛刺后燒結體用壓模進行壓制整形，使其具有規定的形 狀、規定的密度及規定尺寸精度的壓件。
[0018] 實施例2
[0019] 粉末冶金高鎳合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫8. 5%，復合石墨粉 6%，復合鎳粉42%，磷銅粉3%，余量為銅，生產方法同實施例1。
[0020] 實施例3
[0021] 粉末冶金高鎳合金軸承材料中各元素的重量百分比為：錫10%，復合石墨粉8%， 復合鎳粉45 %，磷銅粉4 %，余量為銅，生產方法同實施例1。
[0022] 對比例
[0023] 本發明對比例所用軸承材料以銅錫合金為對比材料，兩種元素重量百分比為：錫 含量9-11%，余量為銅，生產方法同實施例1。
[0024] 實施效果：
[0025] 表1是粉末冶金洋白銅軸承的徑向壓潰強度、表觀硬度
[0026] 表1兩種材料的徑向壓潰強度和表觀硬度
[0027]
[0028] 從結果可以看出，使用高鎳合金制備的軸承徑向壓潰強度和硬度均高于對比例， 體現了較好的使用性能。
[0029] 下面將對本發明的粉末冶金高鎳合金軸承與對比例制備的軸承的耐磨損以及 耐腐蝕性能進行測試。將材料在耐磨試驗機（YQ-001)作耐磨試驗，試驗含油軸承規格： Φ6ΧΦ12Χ8。試驗參數：PV值設定為100MPa.m.min-l，軸運轉速度為4000r/min，連續運 轉。隨機取相同的軸承樣品在相同的運轉環境下，分別試驗，檢測運行情況。耐乙酸腐蝕性 能采用QBT 3827-1999測試方法，測試結果見表2 :
[0030] 表2兩種合金軸承耐磨及耐腐蝕結果
[0033] 從上述兩種材料的實驗結果可以看出：對比例所采用的軸承材料標準為：MPIF 35標準CTG-1004,該軸承經壽命測試電機在1500小時出現卡死，不能滿足汽油泵電機設計
[0031]
[0032] 要求；本發明合金應用于汽油泵電機含油軸承材料，該軸承試驗1500小時，電機正常，檢測 軸承磨損量約為2 μπι，由此推算該軸承使用壽命能達到5000小時以上。且使用本發明制備 的合金軸承耐乙酸腐蝕性能要高于對比例，這是因為復合石墨粉作為固體潤滑劑使得銅錫 合金分布在低溫狀態下更加容易結合，同時磷銅粉有利于鎳銅合金細化晶粒。本發明制備 的材料經過混合低溫擴散工藝處理，合金分布更均勻。燒結時，在Cu顆粒周圍形成了潤滑 層，使旋轉軸在軸承內徑表面運轉時磨擦阻力減少，降低機械滑動噪聲；軸承運轉中提高了 耐磨性，使用壽命超過5000小時，且該高鎳合金軸承材料耐腐蝕性能較高，比較適合用于 乙醇汽油用燃油泵可用于乙醇石油燃氣泵電機軸承。可用于乙醇石油燃油泵電機軸承。
[0034] 最后應說明的是：雖然以上已經詳細說明了本發明及其優點，但是應當理解在不 超出由所附的權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和 變換。而且，本發明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實 施例。本領域內的普通技術人員從本發明的公開內容將容易理解，根據本發明可以使用執 行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來 要被開發的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內包 括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
【主權項】
1. 一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸承材料由以下重量份數 的各組分組成：錫粉8-11 %，復合石墨粉5-10 %，復合鎳粉40-50 %，磷銅粉2-6 %，余量為 銅。2. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中復合石墨粉為銅包覆石墨粉。3. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中復合鎳粉為鎳銅合金粉。4. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中磷銅粉為銅磷合金粉。5. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中各元素的重量百分比為：錫8 %，復合石墨粉5 %，復合鎳粉40 %，磷銅粉2 %，余量 為銅。6. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中各元素的重量百分比為：錫8. 5%，復合石墨粉6%，復合鎳粉42%，磷銅粉3%，余 量為銅。7. 根據權利要求1所述的一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，其特征在于，所述合金軸 承材料中各元素的重量百分比為：錫10 %，復合石墨粉8 %，復合鎳粉45 %，磷銅粉4 %，余 量為銅。
【專利摘要】本發明提供一種粉末冶金高鎳合金軸承材料，所述高鎳合金軸承材料由以下重量份數的各組分組成：錫粉8-11％，復合石墨粉5-10％，復合鎳粉40-50％，磷銅粉2-6％，余量為銅。本發明采用復合石墨粉作為固體潤滑劑，使得銅錫合金分布在低溫狀態下更加容易結合，同時磷銅粉有利于鎳銅合金細化晶粒。本發明制備的材料經過混合低溫擴散工藝處理，合金分布更均勻。燒結時，在銅顆粒周圍形成了潤滑層，使旋轉軸在軸承內徑表面運轉時磨擦阻力減少，降低機械滑動噪聲；軸承運轉中提高了耐磨性，使用壽命超過5000小時，且該高鎳合金軸承材料耐腐蝕性能較高，比較適合用于乙醇汽油用燃油泵。
【IPC分類】B22F1/00, B22F3/16, C22C19/03, C22C30/04
【公開號】CN104889404
【申請號】CN201510351677
【發明人】王春官, 楊立新, 陳璐璐
【申請人】江蘇鷹球集團有限公司, 海安縣鷹球粉末冶金有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月23日