专利名称：一种等温烧结制造铜铅轴瓦制品的方法
技术领域：
本发明涉及一种等温烧结制造铜铅轴瓦制品的方法，更具体地说，涉及一种采用统筹法来确定初烧和复烧温度的等温烧结制造铜铅轴瓦制品的方法。
背景技术：
在现有技术中，烧结的温度至关重要，而轴瓦加工厂家均采用变温烧结法来加工轴瓦，在该方法中，人们多采用网带式烧结炉并将其分成若干温度区，例如分成六个或八个温度区分别控制各区温度，这种继第一代巴氏合金，第二代铝基合金之后推广应用的第三代轴瓦合金材料采用的温度值波动较大的工艺技术，烧结材料的结合强度、疲劳强度及晶相均不尽人意，质量波动大并难以与高速内燃机、柴油机等主机配套使用，该工艺参数难以控制，生产不稳定且安全性差，因而其工艺方法尤其是烧结工艺急待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺稳定、温度易于控制、工艺安全可靠、产品质量稳定且能生产出可以与高速内燃机、柴油机等主机配套使用的一种等温烧结制造铜铅轴瓦制品的方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案采用一种等温烧结制造铜铅合金轴瓦制品的方法，其过程依次为1、备料，2、镀铜，3、轧板，4、矫平，5、清洗，6、初烧，7、轧板，8、矫平，9、复烧，10、精轧，11、矫平及12、涂光亮膜，初烧和复烧采用网带式烧结炉，分区控制温度且各区温度控制因合金不同而异，烧结时用无水液氨在镍促酶作用下分解的氮气及氢气分别进行保护和还原，除烧结的首区和末区温度外，中间各区的烧结温度相等，共温区温度采用优选法获得的一阶、二阶或三阶统筹温度，其中初烧时，等温烧结的共温区温度＝变温烧结共温区温度的低值+变温烧结共温区温差×0.618±2.5℃，等温烧结的首区温度＝等温烧结共温区温度-20℃，等温烧结末区温度＝等温烧结共温区温度-10℃，烧结速度为200-230毫米/分钟，等温烧结复烧时的各区温度＝等温烧结初烧各区温度+20～25℃，烧结速度为200-230毫米/分钟，所述的变温共温区温度为变温烧结时各区温度控制的相同温度区间。所选定的温度具有±2.5℃的范围，可以适应因合金粉中铅含量的不同及轴瓦材料生产的成品钢背厚度等因素的变化，以便获得疲劳强度≥120-125MPa，合金金相≥三级以上的铜铅-钢双合金带轴瓦材料。实施中，应按所述的范围控制好温度，不要过高或过低，当温度过高时，合金的结合力好但晶相差，反之则结合力差但晶相好。所述的烧结速度为200-230毫米/分钟，合金中的含铅量小时取上限值；反之，当合金中的含铅量大时则取下限值。
在实施本发明的过程中，其工艺过程与现有技术基本相同，但初烧与复烧的温度控制不同，初烧时的首区温度低于共温区温度20℃左右是为了防止合金提前熔化，以避免温度过高使该气体保护环境下因合金熔化收缩导致与托着它一同烧结的钢背之间形成气密性夹层；终温低于共温区温度是使轴瓦材料在此区获得较好的合金晶相组织，以提高材料的机械强度。在实施本发明的过程中，备料(1，即第一步，以下同)是将钢背材料剪成条料、去毛刺并钻工艺孔；镀铜(2)是将上述条料经除油、酸洗、中和、预镀(前镀)和镀铜(深镀)；轧板(3)是用轧板机将确定的钢背厚度轧制成型；矫平(4)为用矫平机将上述轧板件进行校正，获得较平的钢背材料；清洗(5)即清洗钢背，以便铺粉烧结；轧板(7)是将初烧获得的铜铅钢带轧紧，以克服其结构疏松状态；矫平(8)是用矫平机将初烧获得的较平铜铅钢带进一步校正，便于复烧的进行；精轧(10)即成品轧制，以获得所需要的尺寸、规格及晶相要求的轴瓦制品。
本发明较好的技术方案可以是首区和末区以外的中间各区烧结温度可以是采用优选法获得的一阶统筹温度、二阶统筹温度或三阶统筹温度。所述的“统筹”法为去除变温烧结法的烧结炉温度控制偏差，再对变温烧结温度区间进行细量化优选，求得烧结温度取值点，即变温烧结的“初烧”、“复烧”的温度重复区间定为“共温区”，将“共温区”的最高温度和最低温度之差称为“原共温区温差”，以“共温区”的温度作为初烧的“统筹点温度”，分别进行“一阶统筹”、“二阶统筹”及“三阶统筹”等，以变温烧结衬套合金材料CuPb10Sn10为例，其初烧温度为760～820℃，复烧温度为790～860℃，则“共温区”为790～820℃，即“原共温区温差”为30℃，依据初烧温度＝原共温区温度的低值+原共温区温差×0.618，则等温烧结的“一阶统筹”温度值为790+30×0.618＝808.5℃，此为初烧温度，再依据复烧温度＝初烧温度+20～25℃，则其复烧温度应为808.5+20～25℃(828.5℃-833.5℃)。由上述方法可得出二阶统筹温度为801.4℃，三阶统筹温度为797℃等。以此法各种合金粉末等温烧结温度界定值见表1。
表1 各种合金粉末等温烧结温度界定表序号 合金牌号理论密度g/cm3初烧温度℃选定 计算值 统筹1统筹2统筹301CuPb4Sn48.92 8.91645854 834 820Zn2.502CuPb6Sn68.92 8.9231 838 824 814Zn303CuPb7Sn79.11 9.1095 830 819 811Zn304CuPb8Sn49.06 9.0576 838 824 81405CuPb9Sn59.07 9.0654 830 819 81106CuPb10Sn10 9.01 9.008 808.5801 79707CuPb20Sn2 9.38 9.3794 846 839 83508CuPb20Sn4 9.35 9.3468 846 839 83509CuPb20Sn5 9.33 9.3305 846 839 83510CuPb21Sn2.5 9.40 9.39535850 845 84311CuPb22Sn9.44 9.4439 844 841 83912CuPb22Sn1.5 9.44 9.43575844 841 83913CuPb22Sn2.5 9.43 9.4315 844 841 83914CuPb22Sn3 9.41 9.4113 844 841 83915CuPb22Sn4 9.40 9.395 850 845 84316CuPb23Sn4 9.42 9.4191 850 845 84317CuPb24Sn9.49/9.52 9.4921 848 841 83718CuPb24Sn2 9.48 9.4758 866 864 86219CuPb24Sn4 9.44 9.4432 874 865 85920CuPb24.59.50 9.496 866 864 862Sn1.521CuPb25Sn5 9.45 9.451 882 870 86222CuPb24 9.51 9.5084 866 864 86223CuPb30 9.65 9.653 886 877 871本发明较好的技术方案也可以是用等温烧结的铜铅—钢双金属瓦进行光亮处理过程为(1)用纯度为99.9％的无水酒精和虫胶漆片制成虫胶漆片的重量浓度为5％的制剂喷洒于轴瓦表面形成一层保护膜，然后(2)用硝基清漆和香蕉水，光亮剂C18H27N2制成光亮剂浓度为10～15％的硝基清漆制剂，喷洒于合金层及钢背，形成光亮保护膜。所述的光亮剂系采用2％浓度的碳酸钠、乙醛缩苄胺及对甲苯胺共溶，15℃时取沉淀物，取出再加异丙醇制成20％浓度的溶液，即得铜铅类合金光亮剂C18H27N2。
与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点1、本发明采用等温烧结，其工艺控制稳定且产品质量稳定，具有较好的结合强度、疲劳强度和晶相；2、减少了调节温度的频率，因而操作简便且安全可靠；3、本发明的终产品即成品无需涂油防锈；4、本方法适用于生产各种铜铅制品，因而使用范围广。
实施方式 以下通过具体的实施例对本发明的实施进行更加详细地描述实施例1 制CuPb10Sn10衬套材料1、备料取SPCC 2.5mm厚钢板，裁取667×135mm条料，锉去板周边毛刺，钻镀铜工艺孔，锉去孔周边毛刺；2、镀铜经手工及电化学脱脂除油，于碱液中用电解法去除钢板空隙中的油污，并净化钢材表面，浓盐酸酸洗除去钢板表面氧化皮，并用碳酸钠溶液中和至中性，用焦磷酸钾、硫酸铜混合物于50-60℃预镀，然后用焦磷酸铜、焦磷酸钾、柠檬酸铵及氨水化合物，于60±2℃的温度下深镀铜；3、轧板按轧板要求厚度轧板，轧薄量0.15-0.2mm/次；4、矫平用矫平机矫平以获得较平钢背材料；5、清洗清洗轧辊油后，烘干；6、初烧将前述工序处理后的钢板平置于铺粉平板上，用铺粉架将100目已烘干的合金粉均匀地铺在钢背上，由输送网送入烧结炉(烧结区域为1-6区)烧制，烧结温度为前区790℃，等温区809℃，终区800℃，烧结速度为230毫米/分钟，保护气体(N2+H2)流量为150L/min，烧结后，铜铅钢带即进入水箱，在保护及还原气体存在下，匀速运行20-25分钟，出水箱；7、轧板用轧板机轧制，使原比重为5g/cm3粉状物上升为比重8g/cm3板材。8、矫平用矫平机矫平；9、复烧与初烧方法及参数相同，但其温度控制为前区810℃，等温区829℃，终区820℃；10、精轧用轧板机轧成成品以获得所需规格、晶相、疲劳强度和晶相强度的成品；11、矫平用矫平机矫平成品；12、涂光亮剂光亮剂采用2％浓度的碳酸钠+乙醛缩苄胺(280ml)+对甲苯胺(160ml)共溶，15℃时得沉淀物，取出后再加异丙醇制成20％浓度的溶液，即得铜铅类合金光亮剂C18H27N2，先用纯度为99.9％的无水酒精和虫胶漆片制成虫胶漆片的重量浓度为5％的制剂喷洒于轴瓦表面形成一层保护膜，然后用硝基清漆和香蕉水，光亮剂C18H27N2制成光亮剂浓度为10～15％的硝基清漆制剂，喷洒于合金层及钢背，形成光亮保护膜即可得成品。用GB/T1174-92标准检测其抗拉强度δb为220MPa伸长率δs为5％，布氏硬度HB为70，疲劳强度为125MPa，合金金相≥3级。
实施例2 制CuPb10Sn10衬套材料材料同前，方法步骤同前，制作的成品同前，所不同的是烧结温度控制为初烧前区794℃，等温区813℃，终区804℃；复烧前区808℃，等温区827℃，终区818℃；用GB/T1174-92标准检测其抗拉强度δb为215bMPa伸长率δs为4.8％，布氏硬度HB为70，疲劳强度为120MPa.合金金相3级。
实施例3 制CuPb24Sn轴瓦材料取st37-2G2.0mm厚钢板，截取625×180mm条料，去除毛刺、钻工艺孔、镀铜、轧板、矫平工序等方法同前，所不同的是初烧工艺温度前区826℃，等温区848℃，试片调试时因合金粉末中铅含量走上限而锡含量走下限，因而合金略差，故采用统筹温度2，即初烧工艺温度前区820℃，等温区841℃，终区825℃，烧结速度为235毫米/分钟，保护气体(N2+H2)流量为150-155L/min。初烧后，使原比重5.5g/cm3粉状物上升至比重8.6g/cm3板材，经矫平即进入复烧，其方法及有关工艺参数与初烧相同，但其温度控制为前区845℃，等温区866℃，终区850℃，其它工序与实施例1相同。用GB/T1174-92标准检测其抗拉强度δb为165MPa伸长率δs为5％，布氏硬度HB为60，疲劳强度为124MPa，合金金相≥3级。
实施例4 制CuPb24Sn轴瓦材料材料和方法步骤同前，制作的成品同前，所不同的是试片经统筹1、统筹2两前区、等温区、终区调试后皆因铅Pb上升和锡Sn下降使合金组织不尽人意，选定统筹3，即初烧温度前区815℃，等温区836℃，终区825℃，用GB/T1174-92标准检测其抗拉强度δb为164MPa伸长率δs为5％，布氏硬度HB为61，疲劳强度为123MPa，合金金相＞3级。
权利要求
1.一种等温烧结制造铜铅合金轴瓦制品的方法，其过程依次为1、备料，2、镀铜，3、轧板，4、矫平，5、清洗，6、初烧，7、轧板，8、矫平，9、复烧，10、精轧，11、矫平及 12、涂光亮膜，初烧和复烧采用网带式烧结炉，分区控制温度且各区温度控制因合金不同而异，烧结时用无水液氨在镍促酶作用下分解的氮气及氢气分别进行保护和还原，其特征在于除烧结的首区和末区温度外，中间各区的烧结温度相等，共温区温度采用优选法获得的一阶、二阶或三阶统筹温度，其中初烧时，等温烧结的共温区温度＝变温烧结共温区温度的低值+变温烧结共温区温差×0.618±2.5℃，等温烧结的首区温度＝等温烧结共温区温度-20℃，等温烧结末区温度＝等温烧结共温区温度-10℃，烧结速度为200-230毫米/分钟，等温烧结复烧时的各区温度＝等温烧结初烧各区温度+20～25℃，烧结速度为200-230毫米/分钟，所述的变温烧结共温区温度为变温烧结时各区温度控制的相同温度区间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于等温烧结中，首区和末区以外的中间各区烧结温度可以是采用优选法获得的一阶统筹温度、二阶统筹温度或三阶统筹温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于用等温烧结的铜铅—钢双金属轴瓦进行光亮处理过程为(1)用纯度为99.9％的无水酒精和虫胶漆片制成虫胶漆片的重量浓度为5％的制剂喷洒于轴瓦表面形成一层保护膜，然后(2)用硝基清漆和香蕉水，光亮剂C18H27N2制成光亮剂浓度为10～15％的硝基清漆制剂，喷洒于合金层及钢背，形成光亮保护膜。
全文摘要
本发明公开了一种等温烧结制造铜铅合金轴瓦制品的方法，除烧结的首区和末区温度外，中间各区的烧结温度相等，初烧时，等温烧结的共温区温度＝变温烧结共温区温度的低值+变温烧结共温区温差×0.618±2.5℃，首区温度＝等温烧结共温区温度－20℃，末区温度＝等温烧结共温区温度－10℃，等温烧结复烧时的各区温度＝等温烧结初烧各区温度+20～25℃，共温区温度采用优选法获得的一阶、二阶或三阶统筹温度，解决了现有技术中温度值波动大、结合强度、疲劳强度及晶相不佳、质量波动大等问题，具有工艺稳定、温度易于控制、安全可靠、产品质量稳定等优点，其产品广泛适合于机械行业尤其适合于高速内燃机、柴油机等主机配套使用。
文档编号F16C33/04GK1409021SQ0112789
公开日2003年4月9日 申请日期2001年9月26日 优先权日2001年9月26日
发明者周青 申请人:周青