專利名稱：一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁青銅-鋼雙金屬材料的一種制備方法，具體說，是涉及一種采用粉末冶金技術(shù)制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑動軸承是汽車(特別是發(fā)動機)中非常重要的摩擦易損件，與發(fā)動機曲軸、活塞銷、凸輪軸及汽車底盤上的某些軸類零件組成重要的摩擦副?；瑒虞S承材料的性能在一定程度上影響或決定著汽車和發(fā)動機的壽命、可靠性及某些主要經(jīng)濟技術(shù)指標。因此隨著汽車及發(fā)動機性能的不斷提高，滑動軸承材料的發(fā)展也相當?shù)难杆?。隨著人類社會對環(huán)境保護越來越重視，對發(fā)動機滑動軸承制造業(yè)采用的銅鉛合金滑動軸承材料和其表面減摩涂層中鉛的使用限制的呼聲越來越高。由于鉛是有毒重金屬， 故從保護環(huán)境的角度來看，必須嚴格控制在發(fā)動機滑動軸承領(lǐng)域中使用銅鉛合金材料。近年來，美國、歐盟和日本等發(fā)達國家對含鉛滑動軸承的進口提出嚴格的限制，對國內(nèi)滑動軸承生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品出口造成極大的影響，因此采用其它青銅合金代替鉛青銅， 以克服發(fā)達國家設(shè)立的技術(shù)性貿(mào)易壁壘，是擺在國內(nèi)滑動軸承材料生產(chǎn)企業(yè)面前非常緊迫的任務(wù)。鋁青銅具有很高的強度、硬度、熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性，是制造高速重載發(fā)動機軸承的理想材料。目前，國外將研究重點放在澆鑄法生產(chǎn)鋁青銅-鋼雙金屬材料上。與澆鑄法相比，粉末冶金法具有設(shè)備投資少、成品率較高和生產(chǎn)成本較低等諸多優(yōu)點。但是，由于鋁青銅粉表面有一層致密的氧化膜，致使鋁青銅粉難以燒結(jié)成塊或燒結(jié)致密度較低，鋁青銅與鋼板之間的潤濕性較差，燒結(jié)的雙金屬材料界面結(jié)合強度較低等， 因此本領(lǐng)域至今未能突破采用粉末冶金技術(shù)制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的上述技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能采用粉末冶金技術(shù)制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，為粉末冶金法，其特征在于，包括如下具體步驟a)對鋁青銅粉進行酸洗處理；b)將含硅量為1 5%的硅青銅粉添加到經(jīng)上述處理后的鋁青銅粉中，球磨使混合均勻；c)將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面；d)將鋪粉后的鋼板置入真空爐內(nèi)進行一次燒結(jié)真空度控制在IXlO-1I5a 5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在950°C 1000°C，保溫時間控制在0. 5 3小時；隨爐冷卻，得到鋁青銅-鋼雙金屬材料的坯料；
e)對上述坯料進行冷軋，冷軋次數(shù)為2 5次，控制單次壓下量為5 20% ；f)將經(jīng)冷軋后的坯料置入真空爐內(nèi)進行二次燒結(jié)真空度控制在IXKT1I^ 5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在950°C 1000°C，保溫時間控制在0. 5 3小時；隨爐冷卻，即得鋁青銅-鋼雙金屬材料。作為進一步優(yōu)選方案，對鋁青銅粉進行酸洗處理的過程如下首先將鋁青銅粉置入稀鹽酸水溶液中浸泡1 20分鐘；然后用純水反復清洗，直至用硝酸銀水溶液檢測不出氯離子為止。作為更進一步優(yōu)選方案，所述的稀鹽酸水溶液的質(zhì)量百分比濃度為 15%。作為更進一步優(yōu)選方案，所述的硝酸銀水溶液的質(zhì)量百分比濃度為1%。作為進一步優(yōu)選方案，所述硅青銅粉的添加量為10 30% ；所述的添加量是指硅青銅的添加質(zhì)量相對于混合粉末總質(zhì)量的百分比。作為進一步優(yōu)選方案，在鋼板表面平鋪的粉末厚度為0. 5 5mm。作為進一步優(yōu)選方案，對鋼板表面電鍍銅的工藝如下硫酸銅濃度為180 220g/ L，硫酸濃度為40 80g/L，電流密度為3 8A/dm3，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在 5 :35°C電鍍1 5小時。作為更進一步優(yōu)選方案，對鋼板表面電鍍銅的工藝如下硫酸銅濃度為180 200g/L，硫酸濃度為40 60g/L，電流密度為3 5A/dm3，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在10 30°C電鍍2 4小時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1)通過對鋁青銅粉的酸洗處理，提高了鋁青銅粉的燒結(jié)活性；2)通過添加低熔點的硅青銅粉，從而實現(xiàn)了鋁青銅粉的液相燒結(jié)，使鋁青銅的燒結(jié)致密度提高，從而改善了鋁青銅與鋼板之間的界面結(jié)合，燒結(jié)后鋁青銅的相對密度能達到99. 5%以上，界面結(jié)合強度能達到85MPa以上；3)由于本發(fā)明采用的是粉末冶金方法，因此具有設(shè)備投資少、成品率較高、操作簡單和生產(chǎn)成本較低等諸多優(yōu)點，適合規(guī)?；a(chǎn)要求，具有工業(yè)應(yīng)用價值。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細地說明。實施例1a)對鋁青銅粉進行酸洗處理首先將鋁青銅粉置入質(zhì)量百分比濃度為3%的稀鹽酸水溶液中浸泡10分鐘，然后用純水反復清洗，直至用質(zhì)量百分比濃度為的硝酸銀水溶液檢測不出氯離子為止；b)將含硅量為的硅青銅粉添加到經(jīng)上述處理后的鋁青銅粉中，硅青銅粉的添加量為10%，球磨使混合均勻；c)將厚度為2. Omm的鋼板，剪切成500*100mm的規(guī)格，然后進行酸洗，用清水清洗干凈后，在其表面電鍍銅硫酸銅濃度為180g/L，硫酸濃度為40g/L，電流密度為3A/dm3，溫度為20°C，以鋼板作為陰極，紫銅板作為陽極，電鍍5小時；然后將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面，平鋪的粉末厚度為2mm ；d)將鋪粉后的鋼板置入真空爐內(nèi)進行一次燒結(jié)真空度控制在8X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在980°C，保溫時間控制在2小時；隨爐冷卻，得到鋁青銅-鋼雙金屬材料的坯料；e)對上述坯料進行冷軋，冷軋次數(shù)為5次，控制單次壓下量為10% ；f)將經(jīng)冷軋后的坯料置入真空爐內(nèi)進行二次燒結(jié)真空度控制在8X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在980°C，保溫時間控制在2小時；隨爐冷卻，即得鋁青銅-鋼雙金屬材料。經(jīng)測試，制得的鋁青銅-鋼雙金屬材料中鋁青銅的相對密度能達到99. 57%以上， 界面結(jié)合強度能達到93MPa。實施例2a)對鋁青銅粉進行酸洗處理首先將鋁青銅粉置入質(zhì)量百分比濃度為5%的稀鹽酸水溶液中浸泡5分鐘，然后用純水反復清洗，直至用質(zhì)量百分比濃度為的硝酸銀水溶液檢測不出氯離子為止；b)將含硅量為2%的硅青銅粉添加到經(jīng)上述處理后的鋁青銅粉中，硅青銅粉的添加量為20%，球磨使混合均勻；c)將厚度為2. Omm的鋼板，剪切成500*100mm的規(guī)格，然后進行酸洗，用清水清洗干凈后，在其表面電鍍銅硫酸銅濃度為200g/L，硫酸濃度為60g/L，電流密度為5A/dm3，溫度為20°C，以鋼板作為陰極，紫銅板作為陽極，電鍍3小時；然后將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面，平鋪的粉末厚度為3mm ；d)將鋪粉后的鋼板置入真空爐內(nèi)進行一次燒結(jié)真空度控制在5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在990°C，保溫時間控制在1小時；隨爐冷卻，得到鋁青銅-鋼雙金屬材料的坯料；e)對上述坯料進行冷軋，冷軋次數(shù)為4次，控制單次壓下量為12% ；f)將經(jīng)冷軋后的坯料置入真空爐內(nèi)進行二次燒結(jié)真空度控制在5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在990°C，保溫時間控制在1小時；隨爐冷卻，即得鋁青銅-鋼雙金屬材料。經(jīng)測試，制得的鋁青銅-鋼雙金屬材料中鋁青銅的相對密度能達到99. 73%以上， 界面結(jié)合強度能達到117MPa。最后有必要在此指出的是以上實施例只用于對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，為粉末冶金法，其特征在于，包括如下具體步驟a)對鋁青銅粉進行酸洗處理；b)將含硅量為I 5%的硅青銅粉添加到經(jīng)上述處理后的鋁青銅粉中，球磨使混合均勻；c)將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面；d)將鋪粉后的鋼板置入真空爐內(nèi)進行一次燒結(jié)真空度控制在IXKT1Pa 5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在950°C 1000°C，保溫時間控制在0. 5 3小時；隨爐冷卻，得到鋁青銅-鋼雙金屬材料的坯料；e)對上述坯料進行冷軋，冷軋次數(shù)為2 5次，控制單次壓下量為5 20%;f)將經(jīng)冷軋后的坯料置入真空爐內(nèi)進行二次燒結(jié)真空度控制在IXKT1Pa 5X 10_3Pa，燒結(jié)溫度控制在950°C 1000°C，保溫時間控制在0. 5 3小時；隨爐冷卻，即得招青銅_鋼雙金屬材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于，對鋁青銅粉進行酸洗處理的過程如下首先將鋁青銅粉置入稀鹽酸水溶液中浸泡I 20分鐘；然后用純水反復清洗，直至用硝酸銀水溶液檢測不出氯離子為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于所述的稀鹽酸水溶液的質(zhì)量百分比濃度為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于所述的硝酸銀水溶液的質(zhì)量百分比濃度為I%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于所述硅青銅粉的添加量為10 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于在鋼板表面平鋪的粉末厚度為0. 5 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于對鋼板表面電鍍銅的工藝如下硫酸銅濃度為180 220g/L，硫酸濃度為40 80g/L，電流密度為 3 8A/dm3，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在5 35°C電鍍I 5小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，其特征在于對鋼板表面電鍍銅的工藝如下硫酸銅濃度為180 200g/L，硫酸濃度為40 60g/L，電流密度為 3 5A/dm3，以鋼板作為陰極、紫銅板作為陽極，在10 30°C電鍍2 4小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備鋁青銅-鋼雙金屬材料的方法，所述方法包括如下具體步驟對鋁青銅粉進行酸洗處理；將含硅量為1～5％的硅青銅粉添加到經(jīng)上述處理后的鋁青銅粉中，球磨使混合均勻；將上述混合均勻的粉末平鋪在表面電鍍銅的鋼板表面；對鋪粉后的鋼板進行一次燒結(jié)；然后冷軋，二次燒結(jié)。經(jīng)測試，由本發(fā)明方法制得的鋁青銅-鋼雙金屬材料中鋁青銅的相對密度能達到99.5％以上，界面結(jié)合強度能達到85MPa以上；且所述方法具有設(shè)備投資少、成品率較高、操作簡單和生產(chǎn)成本較低等諸多優(yōu)點，適合規(guī)?；a(chǎn)要求；具有工業(yè)應(yīng)用價值。
文檔編號B22F7/04GK102528048SQ201210050860
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者何光志, 周劍平, 楊琪, 陳進添 申請人:上海工程技術(shù)大學, 上海核威實業(yè)有限公司