CN106834797B

CN106834797B - 一种铜镍锡合金粉末材料的配方及其制备方法

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Publication number: CN106834797B
Application number: CN201610930991.2A
Authority: CN
Inventors: 张嘉峰; 张福生; 罗涛; 吴棕洋
Original assignee: ZHEJIANG XUDE NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG XUDE NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2036-10-31
Also published as: CN106834797A

Abstract

本发明公开了一种铜镍锡合金粉末材料的配方及其制备方法，其中方法包括以下步骤，第一步：熔炼，选用质量百分比为95～97％的铜，1.5～3％的镍，1～2.5％的锡，加热至1085～1100℃，再加入镍和锡，形成合金液，熔炼温度1250～1350℃，熔炼时间20～25分钟；第二步：成分控制，检测合格后降温至1200～1250℃；第三步：雾化，除渣后将合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴以0.8～1.2Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；第四步：筛分，采用旋振筛制备成‑120目的成品铜镍锡合金粉末材料。本发明采用熔融‑气雾化方法制备出的合金粉末，能满足于制备双金属滑动轴承的要求。

Description

一种铜镍锡合金粉末材料的配方及其制备方法

技术领域

本发明属于合金粉末制备技术领域，具体涉及一种铜镍锡合金粉末材料的配方及其制备方法。

背景技术

双金属滑动轴承是在钢板上直接烧结青铜粉成双金属轴承材料后卷制而成，铅由于其硬度低、易粘附和较好的抗咬合性，所以在滑动轴承零件中应用广泛。现有滑动轴承用青铜基自润滑材料中常含有大量的铅，如CuPb10Sn10，CuPb24Sn，CuPb24Sn4等。

铅是一种有毒的重金属，对人体有毒害，对环境有污染，铅和其化合物对人体各组织均有毒性。发达国家出台了很多相关的法规，例如欧盟《电气、电子设备中限制使用某些有害物质》中规定，对于投入市场的新电子和电气设备不得含有铅等有害物质。随着人类环保意识的增强和自身健康寻求的提高，以及生产和日用生活工具的普及，人们希望所使用的工具及部件是环保型产品。因此，制造滑动轴承用铜合金粉末材料的无铅化势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铜镍锡合金粉末材料的配方及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种铜镍锡合金粉末材料的制备方法，包括以下步骤，

第一步：熔炼，选用质量百分比为95～97％的铜，1.5～3％的镍，1～2.5％的锡的原材料，将铜加入熔炼炉中，在大气气氛中加热至1085～1100℃，待铜熔化后再加入镍和锡，熔炼形成合金液，熔炼温度1250～1350℃，熔炼时间20～25分钟；

第二步：成分控制，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1200～1250℃；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.8～1.2Mpa气压进行雾化，高压气流击碎合金液形成合金粉末；

第四步：筛分，采用旋振筛制备成-120目的成品铜镍锡合金粉末材料。

优选的，第三步中，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用。

优选的，第三步中，雾化过程中保持中间漏包铜液的高度不低于20cm。

优选的，漏包底面的漏眼为1个，漏眼的直径为3.5-5mm。

优选的，限制式环缝喷嘴的喷射顶角为20-35度。

优选的，限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5-2mm。

优选的，旋振筛的筛网直径为1m。

优选的，合金粉末的松装密度为4.5～5.5g/cm³。

优选的，合金粉末的流动性为12～19s/50g。

优选的，99％以上的所述合金粉末为球形或者椭圆形。

一种铜镍锡合金粉末材料的配方，按照上述制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％。

采用本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在铜中添加镍和锡作为合金元素，与纯铜相比，提高了合金强度；与铜铅锡系列合金相比，本发明的合金粉末具有良好的塑性，并且控制铅含量小于0.1％，实现了双金属滑动轴承材料的无铅化。

2、本发明在铜中添加镍，有利于提高合金的耐腐蚀性，可以在腐蚀介质中保持稳定，本发明在配方中添加锡，当锡含量小于10％时，锡的添加有利于提高最终成品的强度。

3、相对水雾化，本发明通过熔融-气雾化生产的粉末不含水，雾化后不需要长时间的干燥，可直接筛分，缩短了生产流程。

4、本发明采用限制式环缝喷嘴，合金液在喷嘴出口处即被破碎，喷嘴传递到金属的能量大，有利于提高合金粉末的出粉率，通过以上技术方案制成的粉末，90％以上的粉末的形貌呈现为较为规则的球形，表面结构光滑平整，基本上没有凹坑或孔状组织，致密度好，粉末的松装密度为4.5～5.5g/cm³，流动性为12～19s/50g。

5、采用无铅的铜镍锡合金粉末烧结生产的双金属滑动轴承，其耐磨性及结合强度均能达到使用要求，可用于工程机械零部件和汽车零部件，消除了含铅金属材料在使用过程中对人和环境的影响，是实现双金属滑动轴承无铅化的理想材料。

附图说明

图1为本发明实施例的一种铜锡镍合金粉末材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，图1为本发明的一种铜镍锡合金粉末材料的制备方法的流程图，包括以下步骤：

第一步：熔炼，选用质量百分比为95％的铜，3％的镍，2％的锡的原材料，将铜加入熔炼炉中，在大气气氛中加热至1085℃，待铜熔化后再加入镍和锡，熔炼形成合金液，熔炼温度1350℃，熔炼时间23分钟；

第二步：成分控制，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1250℃；

本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将合金液注入漏包，漏包底面的漏眼为1个，漏眼的直径为3.5mm，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.8Mpa气压进行雾化，限制式环缝喷嘴的喷射顶角为22度，限制式环缝喷嘴的缝宽为1mm，高压气流击碎合金液形成合金粉末，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用，雾化过程中保持中间漏包铜液的高度为23cm。

第四步：筛分，采用旋振筛制备成-120目的成品铜镍锡合金粉末材料，旋振筛的筛网直径为1m。

一种铜镍锡合金粉末材料的配方，按照上述制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜95％，镍3％，锡2％。按照上述配方与制备方法制备而成的铜镍锡合金粉末的松装密度为5.5g/cm³，合金粉末的流动性为14s/50g，99％以上述合金粉末为球形或者椭圆形，在钢板基体上烧结形成减摩合金层，其耐磨性及结合强度均能达到使用要求，可用于工程机械零部件和汽车零部件，是实现双金属滑动轴承无铅化的理想材料。

实施例2

第一步：熔炼，选用质量百分比为97％的铜，1.5％的镍，1.5％的锡的原材料，将铜加入熔炼炉中，在大气气氛中加热至1100℃，待铜熔化后再加入镍和锡，熔炼形成合金液，熔炼温度1270℃，熔炼时间20分钟；

第二步：成分控制，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1210℃；

本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将合金液注入漏包，漏包底面的漏眼为1个，漏眼的直径为5mm，采用限制式环缝喷嘴在空气下以1.2Mpa气压进行雾化，限制式环缝喷嘴的喷射顶角为20度，限制式环缝喷嘴的缝宽为1mm，高压气流击碎合金液形成合金粉末，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用，雾化过程中保持中间漏包铜液的高度为20cm。

一种铜镍锡合金粉末材料的配方，按照上述制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜97％，镍1.5％，锡1.5％。按照上述配方与制备方法制备而成的铜镍锡合金粉末的松装密度为4.5g/cm³，合金粉末的流动性为16s/50g，99％以上的合金粉末为球形或者椭圆形，在钢板基体上烧结形成减摩合金层，其耐磨性及结合强度均能达到使用要求，可用于工程机械零部件和汽车零部件，是实现双金属滑动轴承无铅化的理想材料。

实施例3

第一步：熔炼，选用质量百分比为96％的铜，3％的镍，1％的锡的原材料，将铜加入熔炼炉中，在大气气氛中加热至1090℃，待铜熔化后再加入镍和锡，熔炼形成合金液，熔炼温度1250℃，熔炼时间25分钟；

第二步：成分控制，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1200℃；

本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将合金液注入漏包，漏包底面的漏眼为1个，漏眼的直径为3.5mm，采用限制式环缝喷嘴在空气下以1.1Mpa气压进行雾化，限制式环缝喷嘴的喷射顶角为35度，限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5mm，高压气流击碎合金液形成合金粉末，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用，雾化过程中保持中间漏包铜液的高度为21cm。

一种铜镍锡合金粉末材料的配方，按照上述制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜96％，镍3％，锡1％。按照上述配方与制备方法制备而成的铜镍锡合金粉末的松装密度为4.8g/cm³，合金粉末的流动性为12s/50g，99％以上的合金粉末为球形或者椭圆形，在钢板基体上烧结形成减摩合金层，其耐磨性及结合强度均能达到使用要求，可用于工程机械零部件和汽车零部件，是实现双金属滑动轴承无铅化的理想材料。

实施例4

第一步：熔炼，选用质量百分比为95％的铜，2.5％的镍，2.5％的锡的原材料，将铜加入熔炼炉中，在大气气氛中加热至1090℃，待铜熔化后再加入镍和锡，熔炼形成合金液，熔炼温度1320℃，熔炼时间22分钟；

第二步：成分控制，将合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1230℃；

本实施例中，杂质包括硅、铝、镁等；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将合金液注入漏包，漏包底面的漏眼为1个，漏眼的直径为5mm，采用限制式环缝喷嘴在空气下以1.2Mpa气压进行雾化，限制式环缝喷嘴的喷射顶角为34度，限制式环缝喷嘴的缝宽为2mm，高压气流击碎合金液形成合金粉末，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用，雾化过程中保持中间漏包铜液的高度为22cm。

一种铜镍锡合金粉末材料的配方，按照上述制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜95％，镍2.5％，锡2.5％。按照上述配方与制备方法制备而成的铜镍锡合金粉末的松装密度为5.0g/cm³，合金粉末的流动性为19s/50g，99％以上的合金粉末为球形或者椭圆形，在钢板基体上烧结形成减摩合金层，其耐磨性及结合强度均能达到使用要求，可用于工程机械零部件和汽车零部件，是实现双金属滑动轴承无铅化的理想材料。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims

1.一种铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

第二步：成分控制，将所述合金液进行液面除渣后成分检测控制在铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％，不可避免或无法剔除的杂质≤0.5％，成分检测合格后降温至1200～1250℃；

第三步：雾化，加入玻璃与木炭除渣，捞净渣子，将所述合金液注入漏包，采用限制式环缝喷嘴在空气下以0.8～1.2Mpa气压进行雾化，高压气流击碎所述合金液形成合金粉末；所述雾化过程中保持中间漏包铜液的高度不低于20cm；所述限制式环缝喷嘴的喷射顶角为20-35度；

2.按照权利要求1所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，在所述第三步中，雾化中第一次倒出的铜液作为清洗熔炼炉炉嘴用，需用容器接住，待下炉熔炼时利用。

3.按照权利要求1所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，所述漏包底面的漏眼为1个，所述漏眼的直径为3.5-5mm。

4.按照权利要求1所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，所述限制式环缝喷嘴的缝宽为0.5-2mm。

5.按照权利要求1所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，所述旋振筛的筛网直径为1m。

6.按照权利要求1所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，所述合金粉末的松装密度为4.5～5.5g/cm3，合金粉末的流动性为12～19s/50g。

7.按照权利要求1-6任一项所述的铜镍锡合金粉末材料的制备方法，其特征在于，99％以上的所述合金粉末为球形或者椭圆形。

8.一种铜镍锡合金粉末材料的配方，其特征在于，按照权利要求1-7任一所述的制备方法制得，按重量百分比计由以下成分构成：铜95～97％，镍1.5～3％，锡1～2.5％。