一種基於自潤滑材料的新型銅合金及其製備方法與流程
2024-04-01 17:41:05 3
本發明涉及自潤滑金屬合金材料，具體而言涉及一種基於自潤滑材料的新型銅合金及其製備方法。
背景技術：
自潤滑銅合金粉末冶金零件在汽車、工程機械等行業具有廣泛的用途。隨著現代工業的發展，高速度、大載荷的需求對自潤滑銅合金提出了更高的性能要求。由於現使用的銅合金結構強度、硬度較低，很難適應現工業的需要。現使用的具有自潤滑的銅合金基本上以青銅合金為主，但這類材料的相對密度低，其抗拉強度、硬度均較低，同時含有大量的鉛，不僅對人體有害而且對環境的汙染較大。
現已經有技術提出，採用以鐵合金為基體，外設置有銅合金層以實現自潤滑功能的低含鉛材料配方技術，該技術方案因為鐵合金基體能夠滿足抗拉強度及硬度高的特點，並因為銅合金層的厚度較薄，僅起到自潤滑作用即能夠實現各零件的性能。
技術實現要素：
本發明提供了一種基於自潤滑材料的新型銅合金及其製備方法，減少了銅的使用量，顯著的降低了最終產品的成本。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金，由以下質量分數配方成分組成：第一材料1份、第二材料1份、第三材料1份；所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵30～35份，銅3～5份，錫3～4份，鎳1～2份，鋯1～2份，二硫化鉬1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵20～25份，銅10～15份，石墨5～10份，鉍1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅30～35份，鐵5～8份，二氧化鉬5～6份，錫1～5份，銀1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份。
進一步，所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵30份，銅3份，錫3份，鎳1份，鋯1份，二硫化鉬1份，粘結劑1份，潤滑劑1份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵20份，銅10份，石墨5份，鉍1份，粘結劑1份，潤滑劑1份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅30份，鐵5份，二氧化鉬5份，錫1份，銀1份，粘結劑1份，潤滑劑1份。
進一步，所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵35份，銅5份，錫4份，鎳2份，鋯2份，二硫化鉬2份，粘結劑2份，潤滑劑2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵25份，銅15份，石墨10份，鉍2份，粘結劑2份，潤滑劑2份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅35份，鐵8份，二氧化鉬6份，錫5份，銀2份，粘結劑2份，潤滑劑2份。
進一步，所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵32份，銅4份，錫3份，鎳2份，鋯1份，二硫化鉬2份，粘結劑1份，潤滑劑2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵23份，銅12份，石墨7份，鉍1份，粘結劑2份，潤滑劑1份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅33份，鐵6份，二氧化鉬5份，錫4份，銀1份，粘結劑2份，潤滑劑1份。
進一步：本發明製備方法具有如下步驟：
步驟一，將第一材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉1；
步驟一，將第二材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉2；
步驟三，將第一材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉3；
步驟四，將合金粉1，2，3分別在100℃溫度下加熱1小時，實用50目篩過濾並混合，製成合金粉4
步驟五，將合金粉4壓製成坯1，壓制壓力為750-850MPa，模具溫度為110℃；
步驟六，將坯1進行雙面銑面，去除表面缺陷，製成坯2；
步驟七，將坯2坯進行兩道次冷軋，第一道次冷軋變形量為35％-55％，經第二道次變形後，總變形量達到65-75％，製成坯3；
步驟八，將坯3在0.1～0.15MPa氨保護氣中，以1080±5℃～1150±5℃燒結10～25分鐘，然後將燒結坯體在模具中整形，整形壓力為650MPa～700MPa。
本發明的有益效果是：
1、減少了銅的使用量，顯著的降低了最終產品的成本
2、使用石墨和二硫化鉬代替鉛，使銅合金層在保持良好的自潤滑性能的同時，不再使用鉛元素，減少了對人體和環境的損害。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例一：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金，由以下質量分數配方成分組成：第一材料1份、第二材料1份、第三材料1份；所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵30～35份，銅3～5份，錫3～4份，鎳1～2份，鋯1～2份，二硫化鉬1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵20～25份，銅10～15份，石墨5～10份，鉍1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅30～35份，鐵5～8份，二氧化鉬5～6份，錫1～5份，銀1～2份，粘結劑1～2份，潤滑劑1～2份。實施例二：
實施例二：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金，由以下質量分數配方成分組成：第一材料1份、第二材料1份、第三材料1份；所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵30份，銅3份，錫3份，鎳1份，鋯1份，二硫化鉬1份，粘結劑1份，潤滑劑1份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵20份，銅10份，石墨5份，鉍1份，粘結劑1份，潤滑劑1份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅30份，鐵5份，二氧化鉬5份，錫1份，銀1份，粘結劑1份，潤滑劑1份。
實施例三：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金，由以下質量分數配方成分組成：第一材料1份、第二材料1份、第三材料1份；所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵35份，銅5份，錫4份，鎳2份，鋯2份，二硫化鉬2份，粘結劑2份，潤滑劑2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵25份，銅15份，石墨10份，鉍2份，粘結劑2份，潤滑劑2份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅35份，鐵8份，二氧化鉬6份，錫5份，銀2份，粘結劑2份，潤滑劑2份。
實施例四：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金，由以下質量分數配方成分組成：第一材料1份、第二材料1份、第三材料1份；所述第一材料由以下質量分數配方成分組成：鐵32份，銅4份，錫3份，鎳2份，鋯1份，二硫化鉬2份，粘結劑1份，潤滑劑2份；所述第二材料由以下質量分數配方成分組成：鐵23份，銅12份，石墨7份，鉍1份，粘結劑2份，潤滑劑1份；所述第三材料由以下質量分數配方成分組成：銅33份，鐵6份，二氧化鉬5份，錫4份，銀1份，粘結劑2份，潤滑劑1份。
實施例五：
一種基於自潤滑材料的新型銅合金的製備方法包括如下步驟：
步驟一，將第一材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉1；
步驟一，將第二材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉2；
步驟三，將第一材料各組分使用球磨機幹混1小時，製成合金粉3；
步驟四，將合金粉1，2，3分別在100℃溫度下加熱1小時，實用50目篩過濾並混合，製成合金粉4
步驟五，將合金粉4壓製成坯1，壓制壓力為750-850MPa，模具溫度為110℃；
步驟六，將坯1進行雙面銑面，去除表面缺陷，製成坯2；
步驟七，將坯2坯進行兩道次冷軋，第一道次冷軋變形量為35％-55％，經第二道次變形後，總變形量達到65-75％，製成坯3；
步驟八，將坯3在0.1～0.15MPa氨保護氣中，以1080±5℃～1150±5℃燒結10～25分鐘，然後將燒結坯體在模具中整形，整形壓力為650MPa～700MPa。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。