一种核电轴承用合金材料及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核电轴承用合金材料及其制备工艺，该合金材料各组分重量百分比含量如下：Cu4.50～5.50，Sb10.00～13.00，Ni0.10～0.50，As0.30～0.70，Cd1.10～1.40，Sn79.00～82.50。该核电轴承用合金材料及其制备工艺为配料→装入部分原料料→熔炼→投入余锡，并降温→精炼→投入砷→投入镉→再次精炼→浇注。采用本配方生产的合金材料的抗拉强度能够达到95MPa以上，布氏硬度能够达到40以上，抗压强度能达到150MPa以上，屈服强度能够达到60MPa以上；采用该种高强度高硬度的合金材料制备的轴承，具备耐高温、耐腐蚀、耐磨和润滑性好等优点。
【专利说明】-种核电轴承用合金材料及其制备工艺 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明涉及冶金【技术领域】，具体涉及一种核电轴承用合金材料及其制备工艺。 【背景技术】
[0002] 核电机组常处于高温、高压、高湿环境，其轴处于连续不断的高速旋转中，因此对 于作为核电机组的重要部件--轴承，其材料在耐高温、耐腐蚀、耐磨以及润滑性、适应性、 抗咬合等性能有着非常高的要求；由于核电机组工作运行寿命、检修周期等都要求很长，因 此对轴承材料的寿命也有严格的要求，即轴承合金需要具备更高的强度和硬度，以承受轴 颈较大的单位载荷以及轴颈的周期性载荷冲击和振动。而目前国内的生产厂家难以生产出 高强度和高硬度的轴承合金，只能完全依靠进口，并且是整机进口，一旦核电机组的轴承出 现问题时，只能需要等待国外生产商来解决，浪费大量人力、物力和财力。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种核电轴承用合金材料及其制备工 艺，采用该合金材料制备的轴承具有高强度和高硬度的优点。
[0004] 为了达到上述发明目的，本发明的第一发明目的在于提供一种核电轴承用合金材 料，该合金材料各组分重量百分比含量如下：Cu4. 50?5. 50, SblO. 00?13. 00, NiO. 10? 0· 50, AsO. 30 ?0· 70, Cdl. 10 ?1. 40, Sn79. 00 ?82. 50。
[0005] 本发明的第二发明目的在于，提供一种核电轴承用合金材料的制备工艺，其包括 以下步骤：
[0006] 步骤一，根据合金材料各组分重量百分比称取配料铜、锡、锑、锡镍合金、砷锑合 金、铺；
[0007] 步骤二，向熔炼炉中投入组分锡总重量1/2至2/3的锡，全部铜和全部锑以及全部 锡镍合金；
[0008] 步骤三，启动熔炼炉，将炉温升至800°C?850°C，待炉料全部融化后进行充分搅 拌，并在合金液体温度800°C?850°C下保温lh ;
[0009] 步骤四，将上述合金液体保温后自然冷却至合金液体温度680°C?700°C，加入余 量锡；
[0010] 步骤五，将合金液体温度降温至520°C?540°C进行充分搅拌，并在520°C?540°C 下加入精炼剂精炼除渔5min?lOmin ;
[0011] 步骤六，除渣处理后，将合金液体温度降至500°C，采用钟罩（由于砷锑合金密度 较合金溶液密度低，会漂浮在表面，采用钟罩把砷锑合金直接压入合金溶液中，利于熔化。） 加入砷铺合金，烙化后保温20min-30min ;
[0012] 步骤七，待步骤六中保温处理完成后，将合金液体温度降至480°C，加入镉；
[0013] 步骤八，待镉融化之后，在合金液体温度480°C下加入精炼剂，用氩气进行除气精 炼 5min ?lOmin ;
[0014] 步骤九，精炼完成后将合金液体温度恒定在470°C?480°C下进行浇铸。
[〇〇15] 本发明的有益效果为：采用本配方生产的合金材料的抗拉强度能够达到95MPa以 上，布氏硬度能够达到40以上，抗压强度能达到150MPa以上，屈服强度能够达到60MPa以 上；采用该种高强度高硬度的合金材料制备的轴承，具备耐高温、耐腐蚀、耐磨以及润滑性 好等优点。
[0016] 制备工艺过程添加的精炼剂能够有效地解决合金材料中的Zn、Al、Fe、Pb等杂质 元素的含量，从而有效地提高了合金材料的力学性能。
[0017] 由于As和Cd为有毒金属，采用真空状态下在中频炉中对合金进行振荡密闭熔炼， 解决了 As和Cd对环境的污染及对工作人员身体健康的危害。
[0018] 说明附图
[〇〇19] 图1为核电轴承用合金材料的制备工艺的流程图。 【具体实施方式】
[0020] 下面对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便于本【技术领域】的技术人员理解本发 明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本【技术领域】的普通技术人员来讲， 只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易 见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0021] 图1为本核电轴承用合金材料的制备工艺，下面参考图1对本发明的各个实施例 进行描述。
[0022] 实施例1
[0023] 合金材料各组分重量百分比含量如下：Cu为5. 00, Sb为12. 00, Ni为0. 25, As为 0. 50, Cd 为 1. 25,余量为 Sn。
[0024] 该合金材料的制备工艺步骤包括：根据上述合金材料各组分重量百分比称取配 料铜、锡、锑、锡镍合金、砷锑合金、镉；向熔炼炉中投入组分锡总重量0.5倍的锡，全部铜、 全部锑以及全部锡镍合金；启动熔炼炉，将炉温升至830°C，待炉料全部融化后进行充分搅 拌，并在合金液体温度810°C下保温lh。
[0025] 将上述合金液体保温后自然冷却至合金液体温度680°C，加入余量锡；将合金 液体温度温至525°C进行充分搅拌，并在520°C下加入精炼剂NH 4C1和松香，进行精炼除 渣5min;除渣处理后，将合金液体温度降至500°C，采用钟罩加入砷锑合金，熔化后保温 20min ;待保温处理完成后，将合金液体温度降至480 C，加入铺；待铺融化之后，在合金液 体温度480°C下加入精炼剂NH4C1和松香，并用氩气进行除气精炼10分钟；精炼完成后将合 金液体温度恒定在470°C下进行浇铸。
[0026] 在本发明的一个实施例中，所述熔炼炉为中频炉，整个制备工艺是在真空状态下 的中频炉中振荡密闭进行熔炼。
[0027] 对本实施例制备的合金材料进行成分分析，成分分析见下表：
[0028]
【权利要求】
1. 一种核电轴承用合金材料，其特征在于，该合金材料各组分重量百分比含量如下： Cu4. 50 ?5. 50, SblO. 00 ?13. 00, NiO. 10 ?0. 50, AsO. 30 ?0. 70, Cdl. 10 ?1. 40， Sn79. 00 ?82. 50。
2. 根据权利要求1所述的核电轴承用合金材料，其特征在于，该合金材料各组分重量 百分比含量如下：Cu为5. 00, Sb为12. 00, Ni为0. 25, As为0. 50, Cd为1. 25,余量为Sn。
3. 根据权利要求1所述的核电轴承用合金材料，其特征在于，该合金材料各组分重量 百分比含量如下：Cu为4. 80, Sb为11. 50, Ni为0· 20, As为0· 40, Cd为1. 30,余量为Sn。
4. 根据权利要求1所述的核电轴承用合金材料，其特征在于，该合金材料各组分重量 百分比含量如下：Cu为5. 20, Sb为12. 50, Ni为0· 40, As为0· 60, Cd为1. 40,余量为Sn。
5. -种核电轴承用合金材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，根据合金材料各组分重量百分比称取配料铜、锡、锑、锡镍合金、砷锑合金、 镉； 步骤二，向熔炼炉中投入组分锡总重量1/2至2/3的锡，全部铜和全部锑以及全部锡镍 合金； 步骤三，启动熔炼炉，将炉温升至800°C?850°C，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并 在合金液体温度800°C?850°C下保温lh ; 步骤四，将上述合金液体保温后自然冷却至合金液体温度680°C?700°C，加入余量 锡； 步骤五，将合金液体温度降温至520°C?540°C进行充分搅拌，并在520°C?540°C下加 入精炼剂精炼除渔5min?lOmin ; 步骤六，除渣处理后，将合金液体温度降至500°C，采用钟罩加入砷锑合金，熔化后保温 20min_30min ; 步骤七，待步骤六中保温处理完成后，将炉温降至480°C，加入镉； 步骤八，待镉融化之后，在合金液体温度480°C下加入精炼剂，用氩气进行除气精炼 5min ?lOmin ; 步骤九，精炼完成后将合金液体温度恒定在470°C?480°C下进行浇铸。
6. 根据权利要求5所述的核电轴承用合金材料的制备工艺，其特征在于，所述熔炼炉 为中频炉，整个制备工艺是在真空状态下的中频炉中振荡密闭进行熔炼。
7. 根据权利要求5所述的核电轴承用合金材料的制备工艺，其特征在于，所述精炼剂 为NH4C1和松香。
【文档编号】C22C1/02GK104109776SQ201410375127
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】李建保, 何晓东, 梁小燕, 贾元波, 李拓, 蔡俊峰, 杨作献 申请人:四川朗峰电子材料有限公司