[其他]軸承材料

無效

• 申請號: 86104271
• 申請日: 1986-05-28
• 公開（公告）號: CN86104271A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發明（設計）人: 巴里·躍翰·伊斯特伍德
• 申請（專利權）人: 聯合工程集團
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

本發明涉及軸承材料及其生產工藝，特別是涉及鋁基軸承材料，這種材料所含有的合金添加劑，舉例說，包括銅、硅和象錫一類的比較軟的相。

一種以鋁為基、組成大致為20%（重量）Sn和1%（重量）Cu的軸承材料是眾所周知的，並得到了廣泛的應用，例如，在汽車制造業中用于生產普通軸頸軸承。雖然這種材料的疲勞強度和相容性，即抗軸承合金和旋轉軸之間局部焊合的能力，在大部分應用中都是滿足要求的，但是，當把這種材料用于高速引擎時，就會出現疲勞問題。此外，當用于同鑄鐵軸相配合時，這種材料的相容性稍低于所要求的值。通常，鑄鐵軸軸頸上可達到的表面光潔度比鋼軸的光潔度差，從而鑄鐵軸傾向于此鋼軸更易于磨損。

另一種比Al-Sn20-Cu1合金疲勞強度高的熟知的鋁基材料是Al-Si11-Cu1合金，通常，硅是作為一種遍及基體均勻分布的顆粒存在于合金之中。盡管由于基體較短的特性使這種材料有高的疲勞強度，但它的適應性卻相當差。為解決適應性問題，亦即使軸承合金具有調節其自身和旋轉軸之間小的不同軸性的能力，后者的材料在工作時表面上常帶有電解沉積層，例如，pb-Sn10電解沉積層，而且在沉積層和軸承合金之間還有鎳的中間層。這種軟的沉積層既可解決適應性問題，又有吸入污垢的能力。

吸入污垢的能力正變得愈加重要，因為現代柴油機越來越傾向于用次精燃油進行工作，由次精柴油排出的燃燒產物對軟的沉積層產生磨蝕和腐蝕作用，從而導致使用壽命的縮短。而且，沉積層被磨損之處，露出大面極鎳的中間層，這種跡象暗示軸承卡住的危險性增大。

在使用鑄鐵軸的汽車發動機中，沉積層磨損的速率還將進一步增加。

廣泛的研究證明，將硅加入鋁基軸承材料中，可以改善疲勞強度，改善它同鑄鐵軸的適應性和相容性，與此同時，基體中仍保留有軟相。我們共同未決的專利申請GB2，144，149介紹了其中含有8～35%（重量）錫、1～11%（重量）硅和0.2～3%（重量）銅的鋁基軸承材料，這類材料所具有的疲勞強度及同鑄鐵軸的相容性優于Al-Sn20-Cu1合金，其適應性優于無鍍層的Al-Si11-Cu1合金。然而，這類合金的疲勞強度不如下面所介紹的材料的疲勞強度高。

對于需要附加鍍層處理的Al-Si11-Cu1材料的另一問題是要對經鍍層的最終軸承表面進行車削或其它形式的機加工，它不同于另外較便宜的鏜孔工藝，因而導致生產過程成本的增加。

本發明的一個目的是提供疲勞強度有很大改善、同鑄鐵軸的相容性超過Al-Sn20-Cu1的一種軸承材料。另一個目的是提供一種疲勞強度相當于Al-Si11-Cu1的無鍍層軸承材料，并能以鏜孔工藝加工到最終尺寸。

曾意外地發現，通過適當的熱處理，處于GB2，144，149所公布的范圍內的合金，就有可能達到上述目的。而且，通過在規定范圍內調整熱處理工藝，就可以控制軸承材料的最終性能，使其適合于特殊的用途。

按照本發明的一個方面，對于成分處于如下范圍的軸承材料（以重量百分數表示）：8～35%錫、1～3銅、2～10硅、除伴隨的雜質外，其余皆為鋁，它的生產工藝包括以下步驟：把所需合金鑄成適當的形狀，增高合金的溫度使其超過400℃、但低于525℃，隨后最低限度以50℃/分的冷卻速度使合金冷卻、至少使局部溫度降到環境溫度。

最佳錫含量可能處于9～13%（重量）和15～25%（重量）兩個范圍中的一個，與此類似，最佳銅含量在1.5～2.5%（重量）范圍之內。當錫含量在9～13%（重量）范圍內時，硅含量最好在3～5%（重量）的范圍內。而當錫含量在15～25%（重量）范圍內時，硅含量最好在2～4%（重量）的范圍內。

合金最好以至少50℃/分的冷卻速度冷到200℃以下的溫度，在此之后，必要時可以改變冷卻速度。

以上給出的工藝通常適用于單一形式的合金，然而，當采用雙金屬形式的軸承材料時，例如，當把軸承合金與像鋼一類的高強度背襯材料結合在一起，用來生產所謂的薄壁軸承時，本發明具有最大的優越性。

與背襯材料（例如鋼）相連的鋁基合金，通常是通過連續或半連續生產工藝制成的，其中為了最終加工成單個軸承，需要制成雙金屬的大型帶卷。

對與鐵基襯底相連的鋁基合金進行熱處理時，一個最重要的需要考慮的問題是在或靠近鋁和鋼之間的界面處，有可能形成金屬間化合物。這種化合物的形成對軸承合金和鋼之間結合的牢度會產生災難性的影響，況且，在所形成的金屬間化合物長大到光學顯微鏡下可見的程度以前，這種災難性的影響就會發生。