一种锡基巴氏合金材料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锡基巴氏合金技术领域。
【背景技术】
[0002]锡基巴氏合金是重要的轴承材料，又称为轴承合金，它具有优良的减摩特性、较低的硬度、较好的适应性和压入性，可以有效地减少对磨轴类零件的磨损。因此，锡基巴氏合金被广泛地应用于大型旋转机械的滑动轴承以及大型压缩机的十字头滑履材料。目前制备巴氏合金层常用的工艺方法主要是挂锡-浇铸法、热喷涂以及堆焊等，其中挂锡-浇铸法使用的是合金锭，热喷涂和堆焊工艺使用的是合金丝。
[0003]由于锡基巴氏合金材料主要成分是Sn、Sb、Cu，不论挂锡-浇铸法、热喷涂还是堆焊工艺，其使用温度都较高，极易造成Sb、Sn的快速氧化，另外，巴氏合金层的脱层及开裂等也是应用过程中的常见问题，这些问题最终将造成所制造轴承等零件使用性能及寿命的降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在解决现有技术存在的问题，提供一种更加适用于挂锡-浇铸法、热喷涂以及堆焊工艺的新型锡基巴氏合金材料，以有效减少Sb、Sn的氧化。
[0005]本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0006]—种锡基巴氏合金材料，该合金材料包含:3.0?15.0wt.%的锑、2.0?9.0wt.%的铜、0.001?0.lwt.%的镓、0?0.02wt.%的磷、0.001?0.lwt.%的铟和/或0.03?0.lwt.%的镍、余量的锡以及不可避免的杂质。
[0007]优选地，本发明合金材料包含4.0?13.0wt.%的锑。更加优选的是包含7.0?12.0wt.% 的锑。
[0008]优选地，本发明合金材料包含3.0?8.5wt.%的铜。更加优选的是包含3.0?
6.5wt.% 的铜。
[0009]优选地，本发明合金材料包含0.002?0.05wt.%的镓。更加优选的是包含0.003?0.03wt.% 的嫁。
[0010]优选地，本发明合金材料包含0.001?0.0lwt.%的磷。更加优选的是包含0.002?0.006wt.% 的磷。
[0011 ] 优选地，本发明合金材料包含0.003?0.05wt.%的铟。更加优选的是包含0.005?0.02wt.%的铟。
[0012]优选地，本发明合金材料包含0.04?0.08wt.%的镍。更加优选的是包含0.05?0.07wt.% 的镍。
[0013]轴承合金的组织是在软相基体上均匀分布着硬相质点，本发明的锡基巴氏合金材料中，锡作为软相基体，是固溶体，锑和铜用以提高合金的强度和硬度，以金属间化合物的形式存在，是硬质点。锑与锡形成方形的体积较大的SnSb相，铜和锡形成星状和针状的Cu6Sn5，作为“骨架”防止SnSb相的上浮，从而防止凝固过程中造成比重偏析。因此，软相基体中分布适当比例的硬质点，不至于“过软”或“过硬”从而影响轴承的使用，是轴承合金主成分含量的选取原则。因此，合金包含3.0?15.0wt.%的锑，更优选包含4.0?13.0wt.%的锑，还更优选包含7.0?12.0wt.%的锑;合金包含2.0?9.0wt.%的铜，更优选包含3.0?8.5wt.%的铜，还更优选包含3.0?6.5￥1:.%的铜。
[0014]镓是一种典型的抗氧化元素，微量的镓即可立即与空气中的氧结合，生成致密的氧化膜，从而阻止进一步氧化，因此本发明的合金优选包含0.001?0.lwt.%的镓，更优选0.002?0.05wt.%的镓，还更优选0.003?0.03wt.%的镓。0.0Olwt.%含量的镓即可发挥抗氧化作用，镓的下限被选取为0.0Olwt.%，但考虑到镓在高温下会有所损耗，因此镓的下限一般为0.002wt.%，更一般为0.0025wt.%或0.003wt.%。镓的上限被选取为0.lwt.%,更高含量的镓一方面会使溶液变粘稠，不利于后续使用，另一方面镓的熔点只有29.8°C，镓含量过高会以金属单质的形式存在从而在熔点以上的温度便熔化成液体，因此镓的上限优选不超过0.05%,更优选不超过0.03 %。
[0015]磷也是一种典型的抗氧化元素，其与空气中的氧结合也会形成致密的氧化膜阻止进一步氧化，因其价格低廉及良好的抗氧化性能在焊料中的应用尤其广泛，但是，实验证明，单独加磷后在高温下会快速消耗，从而起不到任何的抗氧化效果，所以要配合镓一起添加，因此，本发明考虑包含0?0.02wt.%的磷，使合金的整体抗氧化性得到了提高，本发明更优选包含0.001?0.0lwt.%的磷，还更优选包含0.002?0.006wt.%的磷。
[0016]铟在锡基合金中被发现具有降低熔点、降低表面张力、提高润湿性等优点，加入适量的铟可以提高轴承合金的结合性能，减少剥离和脱皮等质量缺陷，尤其对于电弧喷涂而言，更有助于晶体颗粒间的化学结合，降低因晶体颗粒的表面氧化膜造成的分层现象。本发明包含0.001?0.lwt.%的铟，更优选包含0.003?0.05wt.%的铟，还更优选包含0.005?0.02wt.%的铟。
[0017]镍在锡合金中具有改善铺展性能及细化晶粒的作用，但0.03wt.%以下含量时其有益的作用不大，因此下限被考虑为0.03wt.%，更优选0.04wt.%，还更优选0.05wt.%。而过多含量的镍会使合金熔点增加，更易氧化成渣，因此镍的上限被考虑为0.1%，更优选
0.08%,还更优选0.07%。因此本发明更优选包含0.04?0.08wt.%的镍，还更优选包含
0.05?0.07wt.%的镍。
[0018]本发明的合金材料具有较强的抗氧化性能，良好的润湿性及结合性，更细小的晶粒组织，不论采用挂锡-浇铸法、热喷涂还是堆焊工艺制备轴瓦，都将显著降低渣点及孔洞的形成几率，降低分层及剥离缺陷，提高结合性能，尤其适用于电弧喷涂工艺。电弧喷涂工艺是目前锡基巴氏合金丝使用的主要工艺技术，占90%以上，其工艺本身就具有使轴承合金晶粒细小、硬质点分布均匀以及具有天然的储油间隙等优点，使用本发明的合金，可以使其晶体颗粒结合能力更强、抗氧化性能更优以及有效降低孔洞、脱层及开裂现象。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]在中频炉中按照以下含量配置锡基巴氏合金:
[0021]锑11.0wt.%，
[0022]铜6.0wt.%，
[0023]镓0.01wt.%,
[0024]磷0.004wt.% ,
[0025]铟0.005wt.% ,
[0026]镍0.05wt.% ,
[0027]锡余量以及不可避免的杂质。
[0028]将上述配置的原料在550?650°C下熔化后，进行除气除杂精炼处理，然后静置30min，取样化验化学成分，检验合格后在380?440°C下浇铸成合金锭，得到锡基巴氏合金材料。
[0029]将本实施例合金锭重熔后浇注轴瓦，然后经过车削及抛光处理，观察表面形态，试件表面光洁，呈银白色，未见明显的渣点及孔洞。
[0030]对照例
[0031]在中频炉中按照以下含量配置现有技术的锡基巴氏合金:
[0032]锑11.0wt.%,
[0033]铜6.0wt.%，
[003