专利名称：双金属工件组合物及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种双金属工件组合物及加工方法。
由于铜具有耐磨、抗冲击、耐腐蚀等优良的机械特性，所以铜被广泛地应用于运动机械上的轴套、缧母、蜗轮和衬套等场合。同时由于铜又是一种相对较为贵重的金属，如果每一个工件的整体均采用铜材料制作，不仅会大大地提高了工件的成本，而且对铜资源也是一种浪费。为解决这个问题，现有技术中通常采用双金属结构来制作工件，通常的作法是分别机加工出由铜和铁构成的两个工件，然后采用相互嵌套的方式组成一个整体工件。但由于两种金属直接嵌套其结合力低，即使采用如加楔等补助措施也很难使其达到理想的机械性能，所以，用该种方法制成的工件不能适用各种场合。
为此，CN1021206C号专利公告了一种“铁基及铁铜双金属制品的生产工艺”技术。该技术中采用铁基粉料和铜基粉料经冷压和烧结等工艺制成。但该专利中的铁基粉料是以电解铜、铅、石墨、硫磺的粉状物为其料，经压制、绕结、复绕等工序加工而成的。所以，用该种物料制作出的工件也存在两种金属之间结合力低和铁基粉末冶金材料韧性差等缺点。
本发明的任务是提供一种即可节省大量的铜材料，又能保证其机械性能稳定且适用于各种场合的双金属工件组合物及用该组合物制作工件的加工方法。
为完成上述任务，本发明所述的组合物中的铁基材料中由分别含有3～5％的镍和锡青铜，和1～3％的铅锡合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬质酸锌，余量为铁构成。
在上述的铁基材料中，所加入的金属镍可起到强化基体和增加两种金属结合力的作用；而加入的铅锡合金使其在绕结过程中与镍形成一种新的互熔合金相，形成液相绕结，从而使两种金属间的结合力进一步提高；同时加入的非金属磷可以提高铁基材料的绕结性能和机械性能。
所述磷和石墨的化合物中，其重量比为1∶0.2～0.6。
所述的组合物中还含有0.02～0.3％的机油。
用于加工上述双金属工件组合物的方法，包括以下步骤首先将混合后的铁基粉末使其在200～400℃温度下，在沉积炉内进行磷化沉积，其沉积时间为1～1.5小时；其次将沉积后的铁粉和与混制的铜粉分别倒入事先预制成型的模具内，使其在每平方厘米3～5吨压力下冷压成型；然后再将上述冷压成型的工件送入通有氢气的烧结炉内进行烧结，其烧结温度在800～840℃之间；最后再将烧结后的铁基工件和铜基工件置入挤压模腔内采用每平方米11～16吨压力下进行冷挤压，再将挤压后的工件通过复烧和机加程序制为成品。
由于本以明采用铁基材料替代大部分铜，所以，用该种组合物制作的工件成本相对较低，同时还可节省大量的铜材；其次，考虑到铁基固有的机械特性，所以在铁基材料中还加入了镍和铅锡合金等金属材料，以使替代铜的铁基材料的机械性能及与铜之间的结合力都能达到理想的设计要求；另外，由于组合物含有磷元素，它可使铁基材料在相对低的温度下绕结所以，所以，用该组合物制作工件时可以节能。
下面通过实施例对本发明作详细说明。
首先取粒度约200目的镍和锡青铜各3Kg，和2Kg的铅锡合金，及粒度约300目的0.7Kg磷和0.1Kg石墨、0.2Kg粒度约400目的硬质酸锌，并将这些物料分别加入已装在混料机内的94Kg铁粉中，该铁粉的粒度约为100目，其混制时间约在一小时左右，将混合后的铁基粉末使其在200～400℃温度下，在沉积炉内进行磷化沉积，其沉积时间最好为1小时左右，为使该组合物在加工过程中具有很好的润滑作用，还可在其内附加有相对微量的机油；其次将沉积后的铁基粉和与混制的铜粉分别倒入事先预制成型的模具内，使其在每平方厘米5吨压力下冷压成型，再将初次冷压成型的工件送入通有氢气的烧结炉内进行烧结，其烧结温度在800℃左右；最后再将烧结后的铁基工件和铜基工件置入挤压模腔内采用每平方米14吨压力下进行强行冷挤压，使铁基工件与铜基工件结为一个整体工件，再将该工件通过复烧和机加程序制为成品。
权利要求
1.双金属工件组合物，包括金属铜和铁基材料，其特征在于所述的铁基材料中由分别含有3～5％的镍和锡青铜，和1～3％的铅锡合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬质酸锌，余量为铁构成。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述磷和石墨的化合物中，其重量比为1∶0.2～0.6。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的组合物中还含有0.02～0.3％的机油。
4.用于加工上述双全属工件组合物的方法，其特征在于包括以下步骤首先将混合后的铁基粉末使其在200～400℃温度下，在沉积炉内进行磷化沉积，其沉积时间为1～1.5小时；其次将沉积后的铁粉和与混制的铜粉分别倒入事先预制成型的模具内，使其在每平方厘米3～5吨压力下冷压成型；然后再将上述冷压成型的工件送入通有氢气的烧结炉内进行烧结，其烧结温度在800～840℃之间；最后再将烧结后的铁基工件和铜基工件置入挤压模腔内采用每平方米11～16吨压力下进行冷挤压，再将挤压后的工件通过复烧和机加程序制为成品。
全文摘要
本发明涉及一种双金属工件组合物及加工方法，该组合物的铁基材料中由分别含有3～5％的镍和锡青铜，和1～3％的铅锡合金，及0.5～1.5％的磷和石墨的化合物，再有0.1～0.5％的硬质酸锌，余量为铁构成；其制作时需要有混料、沉积、冷压和绕结工序。用该种组合物制作的工件成本相对较低，同时还可节省大量的铜材，但替代铜的铁基材料的机械性能及与铜之间的结合力都能达到理想的设计要求。
文档编号B22F7/02GK1392011SQ01114109
公开日2003年1月22日 申请日期2001年6月19日 优先权日2001年6月19日
发明者赵军 申请人:赵军