專利名稱：一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承的制備，特別是銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承及其制備方法。
背景技術(shù)：
軸瓦是內(nèi)燃機(jī)中的重要零件之一，其性能與結(jié)構(gòu)不僅影響內(nèi)燃機(jī)的性能、工作可靠性和壽命，而且影響內(nèi)燃機(jī)本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸頸工作時(shí)，由于其本身自重較大，加上外加負(fù)荷，將產(chǎn)生很大的離心力和軸向推力；特別是當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，還可能產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)扭矩和瞬間的軸向推力和反推力，可見，軸承在工作時(shí)載荷很大；同時(shí)，由于軸頸的重載旋轉(zhuǎn)，對(duì)軸承的耐磨性具有較高的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中的滑動(dòng)軸承，如公開號(hào)為CN102278373A的發(fā)明專利申請(qǐng)所公開的一種耐高溫的自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，屬于滑動(dòng)面主要由納米級(jí)天然魚鱗石墨構(gòu)成的滑動(dòng)軸承技術(shù)領(lǐng)域，包括軸承主體，所述軸承主體由天然魚鱗石墨、銅和二氧化鉬組成；所述天然魚鱗石墨純度為99. 9%，天然魚鱗石墨含量在軸承主體中所占比例為35-70% ；所述銅純度為99%， 銅含量在軸承主體中所占比例為25-60% ；所述二氧化鉬純度為99%，二氧化鉬含量在軸承主體中所占比例為3-8% ；及一種耐高溫的自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的制備方法，其是由納米級(jí)天然魚鱗石墨粉、納米級(jí)銅粉和微米級(jí)二氧化鉬粉經(jīng)機(jī)械混合均勻，壓制成型，再由燒結(jié)爐燒結(jié)而成；此種滑動(dòng)軸承抗拉強(qiáng)度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，它具有較高的抗拉強(qiáng)度及較低的摩擦系數(shù)、較低的磨損率。本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成9-15份鍍鎳石墨、0. 1-0. 3份稀土，90. 5-91. 5份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下72-90份銅，12. 8-13. 6份鋁，4. 6-7. 2份鐵，小于0. 10份錳，6. 0-7. 4份鎳，小于0. 05份鉛，小于0.5份的鋅。石墨的平面層與平面層之間以低鍵能的范德華力結(jié)合，在摩擦的過程中容易發(fā)生滑移；然而平面層內(nèi)碳原子之間的共價(jià)鍵能較強(qiáng)，在層間產(chǎn)生滑移時(shí)，平面層卻不會(huì)發(fā)生崩潰，因此具有優(yōu)良的潤(rùn)滑性能，應(yīng)用于本發(fā)明，使本發(fā)明可以具有較低的摩擦系數(shù)；然而石墨含量越大，此種滑動(dòng)軸承的抗拉強(qiáng)度越小，因此，在保證此種滑動(dòng)軸承不但具有較低的摩擦，同時(shí)又具有良好的拉伸性能，通過發(fā)明人的不斷實(shí)驗(yàn)總結(jié)，鍍鎳石墨的含量應(yīng)為重量比 9-15 份。鎳質(zhì)堅(jiān)硬具有良好的可塑性及耐腐蝕性，有利于提高鋁青銅合金的耐腐蝕性、可塑性及機(jī)械強(qiáng)度。適量錳的加入有利于提高鋁合金的搞疲勞度。稀土的添加，可以改善本發(fā)明的物理化學(xué)性能，并提高本發(fā)明室溫及高溫機(jī)械性能；且可提高鋁青銅合金的流動(dòng)性能；木發(fā)明添加的稀土主要是利用稀土原子在品界上偏聚與其它元素交互作用，引起晶界的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和能量的變化，并影響其它元素的擴(kuò)散和新相的成核與長(zhǎng)大，最終導(dǎo)致合金組織與性能的變化；一方面，稀土可以起到精煉、脫硫、 中和低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)的作用，提高了合金減磨材料的硬度；另一方面，還能抑制這些夾雜在晶界上的偏祈；稀土加入合金中生成球狀稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的長(zhǎng)條狀 MnS夾雜，使硫化物形狀得到控制，提高了本發(fā)明的熱塑性；稀土使棱角狀高硬度的氧化鋁夾雜轉(zhuǎn)為球狀硫氧化物及鋁酸稀土，有利于提高本發(fā)金明的疲勞性能。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在沒有鋅的鋁青銅基合金中，石墨顆粒的含量軸向變化很大，然而隨著鋅含量的增加，差異逐漸減小，當(dāng)鋅含量達(dá)到0. 5%的時(shí)候，石墨顆粒含量更高，且石墨在復(fù)合材料中的濃度差更低，然而，若再加入更多的鋅將再次導(dǎo)致石墨濃度差上升，因此， 加入適量的鋅有利于使石墨顆粒均勻分布于鋁青銅合金基體中；同時(shí)石墨顆粒在鋁青銅合金基體中的均勻分布，使得石墨顆粒在摩擦表面形成更好的固體潤(rùn)濕層。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65-70%鈰、28-35%鑭、 0. 5-1% 釹、0. 5-1% 鐠。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述石墨的重量份為13-15份。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鋁青銅合金的組成如下72-90份銅，13. 4-13. 5份鋁， 4. 6-7. 2份鐵，小于0. 10份錳，6. 0-7. 4份鎳，小于0. 05份鉛，小于0. 5份的鋅。本發(fā)明的另一目的在于提供一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，包括如下步驟
(1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面進(jìn)行噴丸處理；
(b)進(jìn)行掛錫處理；
(2)減磨材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的鎳液中，攪拌均勻，形成鍍鎳石墨粉；
(b)將鍍鎳石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中，攪拌均勻；
(3)對(duì)鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注減磨材料，形成半成品；
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。噴丸處理有利于提高鋼管與減磨材料之間的結(jié)合力；掛錫處理是提高鋼管與減磨材料之間親和性，進(jìn)一步有利于提高減磨材料與鋼管之間的結(jié)合力；石墨粉粒與鋁青銅合金熔體之間的潤(rùn)濕性較差，同時(shí)由于未經(jīng)處理的石墨粉表面附著有機(jī)物，吸附有氣體水分等物質(zhì)更加破壞了其與鋁青銅合金熔體的潤(rùn)濕性；噴瓦處理的作用是增加鋼管澆注面的粗糙度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)減磨材料與鋼管之間的結(jié)合力；在石墨粉表面鍍鎳，以鍍鎳石墨粉與鋁青銅合金熔體結(jié)合，則有效改善了石墨粉與鋁青銅合金熔體之間的潤(rùn)濕性，從而有利于提高滑動(dòng)軸承的機(jī)械性能并降低摩擦系數(shù)；在鍍鎳石墨粉加入時(shí)，鋁青銅合金熔體應(yīng)已處于被攪拌狀態(tài)，在倒入鍍鎳石墨粉時(shí)，應(yīng)倒于鋁青銅合金熔體由于攪拌而形成的旋渦中，以有利于提高石墨粉分散的均勻度；為使熔體具有良好的流動(dòng)性，同時(shí)防止高溫?zé)龘p金屬，通過實(shí)驗(yàn)表明，攪拌溫度在1600-1700°C時(shí)，石墨粉含量較高，且分散均勻同時(shí)具有較好的流動(dòng)性，有利于提高石墨與鋁青銅合金熔體之間的濕潤(rùn)性；隨著攪拌速度的增加石墨粉的分散均勻度明顯增加，石墨粉含量明顯增加，但速度達(dá)到1500r/min時(shí)，石墨粉含量開始下降；因此，攪拌速度為1300-1500r/min。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(1)鋼管的處理中的步驟(b)之后還包括掛錫鎳合金的步驟。進(jìn)一步提高減磨材料與鋼管之間的親和力以提高兩者之間的結(jié)合力。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鋁青銅合金的制備依次包括如下步驟
■3依次將鉛、鋅、鋁、鎳、錳、鐵置于坩鍋中熔化后攪拌；
,步驟:1:中的金屬全部熔化時(shí)，壓入銅，并升高溫度至1600-1700°c，繼續(xù)攪拌；
Ii:保持?jǐn)嚢?，?dāng)銅完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5-lOmin。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍鎳石墨粉中鎳的含量為50-55%，其余為石墨粉。本發(fā)明還另提供一種制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，它依次包括如下步驟
(1)鋁青銅合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中進(jìn)行攪拌；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置4-5min，靜置溫度為760-800°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350-450°C下保溫30-90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理步驟；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為35-45°C的環(huán)境下，將石墨粉與還原劑鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45-55g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌30-40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉。步驟(a)是為了清除石墨粉表面粘覆的污物。石墨粉表面銅鍍層的優(yōu)劣直接影響石墨粉與鋁青銅合金熔體的潤(rùn)濕性，由于非金屬材料通常是不導(dǎo)電的，無法直接用電沉積方法沉積金屬層，因而進(jìn)行非金屬鍍覆的前提是使鍍件表面獲得一定的導(dǎo)電性，以使鍍層與非金屬基體具有良好的結(jié)合力。銅離子的濃度直接影響石墨粉表面銅的增重率與鍍層質(zhì)量，因此，在鋅粉用量為 13g/L，醋酸用量為lml/g，施鍍溫度為40°C，反應(yīng)時(shí)間為40min條件下，對(duì)硫酸銅的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，隨著硫酸銅濃度由20g/L至55g/L不斷提高，石墨粉表面的銅的增重率先呈線性增加，直至45g/L時(shí)，趨于平緩；因此，在保證鍍層質(zhì)量的基礎(chǔ)下，又浪費(fèi)過剩的銅離子，硫酸銅的濃度為45-55g/L。
醋酸的作用一方面分散石墨粉，防止其在鍍液中團(tuán)聚，另一方面作為弱酸來調(diào)節(jié) PH值為置換反應(yīng)提供酸性環(huán)境并調(diào)節(jié)反應(yīng)速度；在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著醋酸加入量的增加， 石墨粉由團(tuán)聚逐漸分散良好，且石墨粉的銅含量也不斷增加，當(dāng)醋酸的加入量達(dá)到0. 8g/L 時(shí)，銅含量的增加率明顯減小，當(dāng)加入量大于lg/L時(shí)，鍍銅含量開始下降，因此，為使石墨粉表面具有的銅鍍層，醋酸的加入量為0. 8-lg/L。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明，隨著反應(yīng)溫度的增加反應(yīng)速度加快，當(dāng)溫度達(dá)到35°C時(shí)，石墨粉表面銅含量達(dá)到最大值，當(dāng)溫度大于45°C時(shí)，銅含量開始下降；因此，為使石墨粉表面具有良好的銅鍍層，反應(yīng)溫度應(yīng)為35-45°C。通過實(shí)驗(yàn)證明，硫酸鋁的加入有利于提高鍍層的均勻度以進(jìn)一步提高石墨粉與鋁青銅合金熔體之間的潤(rùn)濕性，鍍銅石墨粉與鋁青銅合金熔體之間的接觸角減小了約60% ； 并控制鍍銅石墨粉的粒徑大致在105. 15-110. 12微米之間，鍍層在200-250nm之間；同時(shí)由于鋁離子的存在，也更有利于石墨粉與鋁青銅合金熔體的結(jié)合。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(2)預(yù)處理，具有依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸10-20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽去水分；
:1.敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20-25g/L，之后將
經(jīng)粗化的石墨粉置于敏化液中煮沸5-8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于石墨
粉中在25-35°C攪拌8-15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干。粗化是利用硝酸的強(qiáng)氧化性使其與石墨基體表面發(fā)生氧化、磺化等反應(yīng)，在表面生成較多極性基團(tuán)，如羥基、羰基、磺基等，極大提高石墨表面親水性，有利于電沉積反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)石墨粉在粗化液蝕刻作用下，表面形成很多凹坑，使其表面微觀粗糙度增加，從而增加鍍層與石墨的結(jié)合力；通過實(shí)驗(yàn)證明，在硝酸的濃度為20-25ml/L時(shí)，鍍層與石墨之間的結(jié)合力最大。敏化的作用是使經(jīng)粗化后的石墨粉表面吸附一層還原性物質(zhì)，本發(fā)明為氯化亞錫敏化液中含有的還原性二價(jià)錫離子；實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)氯化亞錫濃度低于20g/L時(shí)，石墨粉聚集成塊，鍍層顏色較暗，效果不好，當(dāng)濃度達(dá)到20g/L時(shí)，明顯提高了活化效果，鍍銅含量顯著增加，當(dāng)濃度高于25g/L時(shí)，鍍銅含量增加明顯平緩?；罨饔檬鞘菇?jīng)敏化處理的石墨顆粒浸入含氧化劑的溶液中，使石墨表面形成一層有催化活性的金屬層；實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)硝酸銀濃度為3-3. 5g/L時(shí)，石墨粉分散較為均勻，且鍍層與石墨粉的結(jié)合力較強(qiáng)。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(2)中攪拌溫度為1600-1700°C，攪拌速度為 1200-1400r/min。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(5)具有為先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在400-500°C下均勻化4-釙，然后在軋制，軋制速度為7-9m/min，開軋的溫度為400_450°C，終軋溫度為350-400°C，最后在300-;35(rC下退火1_1. 5h，以形成軋帶。上述熱軋方式，使軋帶的成品率達(dá)到99. 8%，同時(shí)也有利于提高軋帶的機(jī)械強(qiáng)度， 相比鑄態(tài)復(fù)合材料，軋帶的抗拉強(qiáng)度增加了 48%，延伸率提高了 100%。作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述步驟(6)具有為先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁， 再將兩者置于馬弗爐中在450-500°C下保溫0. 5-lh，然后在軋制溫度為450-500°C下軋制復(fù)合，最后在350-400°C下退火l_2h。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承具有良好的抗拉強(qiáng)度與較低的摩擦系數(shù)；普通的船用軸承其使用功率較低，可靠性較差，壽命較短，本發(fā)明提供的銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承不僅具有較高的使用功率，其功率可達(dá)45Kw， 使用壽命可達(dá)300年，為船舶航提供較高的可靠性。
具體實(shí)施例方式本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。實(shí)施例1 一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成9份鍍鎳石墨、0. 1份稀土，90. 5份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下72份銅，12. 8份鋁，4. 6份鐵，0. 08份錳，6. 0份鎳，0. 042 份鉛，0.3份的鋅。所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65%鈰、33%鑭、1%釹、1%鐠。制造上述銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，包括如下步驟
(1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(b)進(jìn)行掛錫處理；
(c)掛錫鎳合金處理；
(2)減磨材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的鎳液中，攪拌均勻，形成鍍鎳石墨粉；所述鍍鎳石墨粉中鎳的含量為50%，其余為石墨粉；
(b)將鍍鎳石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中，攪拌溫度為1600°C，攪拌速度為1300r/ min，攪拌均勻；
(3)對(duì)鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注減磨材料，形成半成品；
(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。所述鋁青銅合金的制備依次包括如下步驟
'I；依次將鉛、鋅、鋁、鎳、錳、鐵置于坩鍋中熔化后攪拌； ②步驟中的金屬全部熔化時(shí)，壓入銅，并升高溫度至1600°c，繼續(xù)攪拌；；1)保持?jǐn)嚢?，?dāng)銅完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5min。實(shí)施例2 —種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成15份鍍鎳石墨、0. 3份稀土，91. 5份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下90份銅，13. 6份鋁，7. 2份鐵，0. 09份錳，7. 4份鎳， 0. 049份鉛，0. 49份的鋅。所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成70%鈰、28%鑭、1%釹、1%鐠。制造上述銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，包括如下步驟 (1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(b)進(jìn)行掛錫處理；
(c)掛錫鎳合金處理。(2)減磨材料的制備，依次包括如下步驟
(a)將石墨粉置于熔融的鎳液中，攪拌均勻，形成鍍鎳石墨粉；所述鍍鎳石墨粉中鎳的含量為55%，其余為石墨粉；
(b)將鍍鎳石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中，攪拌溫度為1700°C，攪拌速度為1500r/ min，攪拌均勻。(3)對(duì)鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注減磨材料，形成半成品； (4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。所述鋁青銅合金的制備依次包括如下步驟
依次將鉛、鋅、鋁、鎳、錳、鐵置于坩鍋中熔化后攪拌； ::1步驟中的金屬全部熔化時(shí)，壓入銅，并升高溫度至1700°c，繼續(xù)攪拌；
Il:保持?jǐn)嚢瑁?dāng)銅完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5-lOmin。實(shí)施例3 —種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成13份鍍鎳石墨、0. 2份稀土，91份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下80份銅，13. 4份鋁，5. 8份鐵，0. 08份錳，7. 0份鎳，0. 045 份鉛，0. 45份的鋅。所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合；本實(shí)施例的稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成68%鈰、31%鑭、0. 5%釹、0. 5%鐠。制造上述銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，包括如下步驟 (1)鋼管的處理，依次包括如下步驟
(a)在鋼管的澆注面進(jìn)行噴丸處理并清洗；
(b)進(jìn)行掛錫處理；
(c)掛錫鎳合金處理。(2)減磨材料的制備，依次包括如下步驟(a)將石墨粉置于熔融的鎳液中，攪拌均勻，形成鍍鎳石墨粉；所述鍍鎳石墨粉中鎳的含量為53%，其余為石墨粉；
(b)將鍍鎳石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中，攪拌速度為1400r/min，攪拌溫度為 1650°C，攪拌均勻。(3)對(duì)鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注減磨材料，形成半成品； (4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。所述鋁青銅合金的制備依次包括如下步驟
■3依次將鉛、鋅、鋁、鎳、錳、鐵置于坩鍋中熔化后攪拌；
,步驟:1:中的金屬全部熔化時(shí)，壓入銅，并升高溫度至1650°c，繼續(xù)攪拌；
Ii:保持?jǐn)嚢?，?dāng)銅完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌8min。實(shí)施例4 與實(shí)施例1或2或3的區(qū)別之處在于，制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，依次包括如下步驟
(1)鋁青銅合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1600°C，攪拌速度為 1200r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置％iin，靜置溫度為760°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在400°C下均勻化4h，然后在軋制，軋制速度為7m/min，開軋的溫度為400°C，終軋溫度為350°C，最后在 300°C下退火lh，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在450°C下保溫0. 5h，然后在軋制溫度為450°C下軋制復(fù)合，最后在350°C下退火lh。步驟(1)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在350°C下保溫30min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為35°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為45g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌30min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 8g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟
粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸l(wèi)Omin，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽去水分；硝酸的濃度為20ml/L ；
:1敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為20g/L，之后將經(jīng)粗化的石墨粉置于敏化液中煮沸5min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
Ι 活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在25°C攪拌8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為 3g/L。實(shí)施例5 與實(shí)施例1或2或3的不同之處在于， 制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，依次包括如下步驟
(1)鋁青銅合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1700°C，攪拌速度為 1400r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置5min，靜置溫度為800°C；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在500°C下均勻化證，然后在軋制，軋制速度為9m/min，開軋的溫度為450°C，終軋溫度為400°C，最后在 350°C下退火1. 5h，以形成軋帶；
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在500°C下保溫lh，然后在軋制溫度為500°C下軋制復(fù)合，最后在400°C下退火2h。步驟(1)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在450°C下保溫90min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為45°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為^g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌40min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為lg/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟
:1粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸20min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽
去水分；硝酸的濃度為25ml/L ；
Φ敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為25g/L，之后將經(jīng)粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸8min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
Φ活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在35°C攪拌15min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為 3. 5g/L。實(shí)施例6 與實(shí)施例1或2或3的不同之處在于，制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，依次包括如下步驟
(1)鋁青銅合金的制備及鍍銅石墨粉的制備；
(2)將鍍銅石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中進(jìn)行攪拌，攪拌溫度為1650°C，攪拌速度為 1300r/min ；
(3)將經(jīng)步驟(2)合金溶液在真空下靜置4.5min,靜置溫度為780°C ；
(4)澆鑄形成鑄態(tài)復(fù)合材料；
(5)將鑄態(tài)材料進(jìn)行熱軋形成軋帶先將鑄態(tài)復(fù)合材料置于馬弗爐中在450°C下均勻化4.證，然后在軋制，軋制速度為Sm/min，開軋的溫度為430°C，終軋溫度為380°C，最后在 330°C下退火1.2h，以形成軋帶;
(6)將軋帶與鋼帶進(jìn)行復(fù)合軋制形成滑動(dòng)軸承先將鋼板進(jìn)行酸洗再刷鐵，將軋帶刷鋁，再將兩者置于馬弗爐中在480°C下保溫0. 8h，然后在軋制溫度為480°C下軋制復(fù)合，最后在360°C下退火1. 5h。步驟(1)中鍍銅石墨粉的制備依次包括如下步驟
(a)表面處理將石墨粉放置于馬弗爐在400°C下保溫60min，之后置于空氣中冷卻；
(b)使石墨粉表面具有導(dǎo)電性的預(yù)處理；
(c)化學(xué)鍍銅在溫度為40°C的環(huán)境下，將石墨粉與鋅混合并加入適量醋酸及硫酸鋁再攪拌均勻，再倒入濃度為50g/L的硫酸銅溶液，繼續(xù)攪拌35min，之后將混合液用去離子水洗至中性，再將混合液倒入苯并三氮唑溶液中鈍化，最后置于真空干燥箱中干燥以獲得鍍銅石墨粉；醋酸的加入量為0. 9g/L。上述鍍銅石墨粉的制備步驟中的步驟(b)預(yù)處理，依次包括如下步驟
::1:粗化，將石墨粉置于硝酸溶液中煮沸15min，之后用水洗至中性后用真空抽濾機(jī)抽
去水分；硝酸的濃度為23ml/L ；
2敏化，將氯化亞錫加入鹽酸溶液配制敏化液，氯化亞錫的濃度為22g/L，之后將經(jīng)粗
化的石墨粉置于敏化液中煮沸7min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽去水分；
Ι :活化，往硝酸銀溶液中倒入氨水直到溶液澄清以制備活化液，再將石墨粉置于活化
液中在30°C攪拌12min，然后用去離子水洗至中性，再用真空抽濾設(shè)備抽干；硝酸銀濃度為 3. 2g/L0下表為各實(shí)施例中滑動(dòng)軸承的部分性能及參考的標(biāo)準(zhǔn)
1權(quán)利要求
1.一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成9-15份鍍鎳石墨、0. 1-0. 3份稀土， 90. 5-91. 5份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下72-90份銅，12. 8-13. 6份鋁， 4. 6-7. 2份鐵，小于0. 10份錳，6. 0-7. 4份鎳，小于0. 05份鉛，小于0. 5份的鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，其特征在于，所述稀土為鈰或鑭或鐠或釹或其中兩者的混合或其中三者的混合或此四者的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，其特征在于，所述稀土由如下質(zhì)量比的材料構(gòu)成65-70%鈰、28-35%鑭、0. 5_1%釹、0. 5_1%鐠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，其特征在于，所述鍍鎳石墨的重量份為13-15份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，其特征在于，所述鋁青銅合金的組成如下:72-90份銅，13. 4-13. 5份鋁，4. 6-7. 2份鐵，小于0. 10份錳，6. 0-7. 4 份鎳，小于0. 05份鉛，小于0. 5份的鋅。
6.一種制造權(quán)利要求1所述銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)鋼管的處理，依次包括如下步驟(a)在鋼管的澆注面進(jìn)行噴丸處理；(b)進(jìn)行掛錫處理；(2)減磨材料的制備，依次包括如下步驟(a)將石墨粉置于熔融的鎳液中，攪拌均勻，形成鍍鎳石墨粉；(b)將鍍鎳石墨粉倒入熔融的鋁青銅合金中，攪拌均勻；(3)對(duì)鋼管進(jìn)行預(yù)熱，之后在鋼管上離心澆注減磨材料，形成半成品；(4)將步驟(3)形成的半成品進(jìn)行熱處理后精加工形成滑動(dòng)軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，其特征在于，所述步驟(1)鋼管的處理中的步驟(b)之后還包括掛錫鎳合金的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，其特征在于，所述鋁青銅合金的制備依次包括如下步驟X依次將鉛、鋅、鋁、鎳、錳、鐵置于坩鍋中熔化后攪拌；I步驟I中的金屬全部熔化時(shí)，壓入銅，并升高溫度至1600-1700°c，繼續(xù)攪拌；.5保持?jǐn)嚢瑁?dāng)銅完全熔化時(shí)加入稀土，當(dāng)稀土全部熔化后，繼續(xù)攪拌5-lOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承的方法，其特征在于，所述鍍鎳石墨粉中鎳的含量為50-55%，其余為石墨粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承的制備，特別是銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承及制造方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的銅基重載自潤(rùn)滑船用軸承，包括鋼背及與鋼背一體連接的減磨結(jié)構(gòu)，所述減磨結(jié)構(gòu)由如下重量份材料制備而成9-15份鍍鎳石墨、0.1-0.3份稀土，90.5-91.5份鋁青銅合金；所述鋁青銅合金的組成如下72-90份銅，12.8-13.6份鋁，4.6-7.2份鐵，小于0.10份錳，6.0-7.4份鎳，小于0.05份鉛，小于0.5份的鋅。本發(fā)明具有較高的抗拉強(qiáng)度及較低的摩擦系數(shù)、較低的磨損率。
文檔編號(hào)F16C33/10GK102537065SQ20121004208
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者張國強(qiáng) 申請(qǐng)人:杭州錢王機(jī)械有限公司