CN110819847B

CN110819847B - 一种高锑锡基巴氏合金材料及其制备方法

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Publication number: CN110819847B
Application number: CN201911156391.5A
Authority: CN
Inventors: 李建保; 曾太洋; 何小东; 陈昶东; 刘宏林
Original assignee: Sichuan Langfeng Electronic Materials Co ltd
Current assignee: Sichuan Langfeng Electronic Materials Co ltd
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN110819847A

Abstract

本发明提供了一种高锑锡基巴氏合金材料及其制备方法，高锑锡基巴氏合金材料包括以下重量百分比组分：锑10～12％、铜5～7％、碲0.003～0.01％、锗0.01～0.015％、锡为余量。本发明还提供了高锑锡基巴氏合金材料的制备方法。本发明改善了高锑锡基巴氏合金材料的组分及配比，改善其强度与力学性能，并改进其制备方法，保证合金元素的充分合金化，去除多种杂质，有效解决了操作繁琐劳动强度大、合金质量较低等问题。

Description

一种高锑锡基巴氏合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于巴氏合金材料技术领域，具体涉及一种高锑锡基巴氏合金材料及其制备方法。

背景技术

锡基轴承合金是巴氏合金的一种，由于其浇铸温度较低，加工工艺比较简单，合金的表面性能优良，广泛应用于压缩机、发电机、电动机、球磨机、齿轮箱，以及电机行业、工程机械行业轴瓦的生产。目前锡基巴氏合金应用最多的为ZChSnSb8-4和ZChSnSb11-6，多用于轴瓦的离心铸造。但传统的浇铸工艺设备复杂、生产线长、操作繁琐、劳动强度大、损耗多；同时还不可避免地产生砂眼、气孔和裂纹等铸造缺陷，必须采用焊补工艺加以修复，既费工，又难于从根本上保证轴瓦的质量。因此采用热喷涂方法进行轴瓦的制造，热喷涂工艺的优点是可以在基体上直接喷涂轴瓦合金，而且可以喷涂较厚的涂层，也不需对基体进行预热，不存在基体温升过高而出现基体变形的现象。同时，随着国家环保政策日趋严格，轴瓦的离心浇铸工艺正逐渐被丝材喷涂工艺所取代，故各种牌号锡基轴承合金丝材产品将逐渐取代目前合金锭产品。

ZChSnSb11-6为典型的高锑(9％)含量锡基巴氏合金，其双金属间化合物的特点为易脆难加工，而该合金成分使用量是所有该类型合金中最高的，如何通过成分和工艺优化提高该合金的加工性能，批量生产合金丝材产品具有较大的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高锑锡基巴氏合金材料及其制备方法，改善了高锑锡基巴氏合金材料的组分及配比，改善其强度与力学性能，并改进其制备方法，保证合金元素的充分合金化，去除多种杂质，有效解决了操作繁琐劳动强度大、合金质量较低等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高锑锡基巴氏合金材料，包括以下重量百分比组分：锑10～12％、铜5～7％、碲0.003～0.01％、锗0.01～0.015％、锡为余量。

进一步，包括以下重量百分比组分：锑11～12％、铜6～7％、碲0.005～0.08％、锗0.011～0.014％、锡为余量。

进一步，包括以下重量百分比组分：锑11％、铜6％、碲0.005％、锗0.013％、锡为余量。

上述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取锡锗合金、锑碲合金、铜、锑以及1/2～1/3重量的锡，升温至800～850℃熔化后搅拌，然后保温0.8～1.2h，再自然冷却至680～700℃，得金属液一；

(2)在步骤(1)所得金属液一中加入余量锡，然后降温至450～460℃搅拌，精炼后得金属液二；

(3)将步骤(2)所得金属液二升温至490～510℃，通入氩气精炼5～15min，得金属液三；

(4)将步骤(3)所得金属液三在490～510℃恒温条件下浇筑，挤压拉丝得高锑锡基巴氏合金材料。

进一步，锡锗合金通过以下方法制备得到：将锡和锗按重量比90:10加热至1000℃，熔化后保温50～70min，然后降温至700℃浇筑，得锡锗合金。

进一步，锑碲合金通过以下方法制备得到：将锑和碲按重量比86:14加热至700℃，熔化后保温50～60min，然后降温至520℃浇筑，得锑碲合金。

进一步，步骤(1)中，锑、锡锗合金、锑碲合金重量比为11:0.1～0.15:0.02～0.07。

进一步，步骤(2)中，按照松木屑2次、松香1次、氯化铵2次的顺序进行精炼除渣。

综上所述，本发明具备以下优点：

1、本发明改善了高锑锡基巴氏合金材料的组分及配比，在传统锡、锑、铜合金成分基础上加入碲、锗等元素以提高合金的综合性能，其中，碲元素可提高合金的机械强度，锗元素可在在合金中形成新的晶核，从而细化晶粒。该组分的合金材料的金相达到二级以上、布氏硬度能够达到28以上、抗拉强度能够达到90MPa以上；相比较常规合金丝材脆性大，拗1次即断，无法后续拉丝的传统工艺，本发明合金丝材柔韧度提高，130毫米长度内拗8次不断，产品能应用于自动喷涂。

2、本发明针对熔炼工艺、浇铸工艺进行优化，首先制得中间合金锡锗合金、锑碲合金，然后再与基体金属进行熔炼浇筑，保证合金元素的充分合金化，去除各种杂质，同时可考虑惰性气体除去合金熔炼时夹杂气体；浇铸工艺优化主要目的在于，根据合金相图以及SnSb、Cu6Sn5等析出温度制定合理的浇铸工艺参数、改进浇铸方式，使铸锭各项性能达到所需金相、硬度及机械强度要求，生产软硬适度适合喷涂使用的丝材。

3、本发明改善了高锑锡基巴氏合金材料的组分及配比，改善其强度与力学性能，并改进其制备方法，保证合金元素的充分合金化，去除多种杂质，解决现有工艺所用设备复杂、操作繁琐劳动强度大、合金质量较低等问题，所得合金材料质量较高，砂眼、气孔和裂纹等缺陷较少，无需修复，降低生产成本。

4、按照松木屑2次、松香1次、氯化铵2次的顺序进行精炼除渣，加入松木屑让其燃烧，分解出松木油，利用其低熔点的特性，与松香、氯化铵形成熔点由低到高的组合，充分提高造渣能力，除渣精炼效果得到极大改善。

附图说明

图1为实施例1所得高锑锡基巴氏合金材料的金相组织示意图；

图2为实施例2所得高锑锡基巴氏合金材料的金相组织示意图；

图3为实施例3所得高锑锡基巴氏合金材料的金相组织示意图。

具体实施方式

实施例1

一种高锑锡基巴氏合金材料，包括以下重量百分比组分：锑11％、铜6％、碲0.003％、锗0.011％、锡为余量。

上述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取锡锗合金、锑碲合金、铜、锑以及1/2～1/3重量的锡，锑、锡锗合金、锑碲合金重量比为11:0.1～0.15:0.02～0.07，升温至800～850℃熔化后搅拌，然后保温1h，再自然冷却至680～700℃，得金属液一；

(2)在步骤(1)所得金属液一中加入余量锡，然后降温至450～460℃搅拌，再按照松木屑2次、松香1次、氯化铵2次的顺序进行精炼除渣，精炼后得金属液二；

其中，锡锗合金通过以下方法制备得到：将锡和锗按重量比90:10加热至1000℃，熔化后保温60min，然后降温至700℃浇筑，得锡锗合金。锑碲合金通过以下方法制备得到：将锑和碲按重量比86:14加热至700℃，熔化后保温50min，然后降温至520℃浇筑，得锑碲合金。

对所得高锑锡基巴氏合金材料进行成分分析，其结果见表1；同时测量高锑锡基巴氏合金材料的布氏硬度和抗拉强度，其结果见表2；并制作其金相组织示意图，见图1。

表1高锑锡基巴氏合金材料成分分析结果

原料	配方(％)	成份分析(％)
			Cu	6.00	5.01
Sb	11.00	10.88
			Te	0.003	0.0031
Ge	0.011	0.010
			Sn	余量	余量
Pb	——	0.021
			Zn	——	0.00019
Fe	——	0.0018
			Al	——	0.00034

表2高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强统计表

由表1可知，本实施例所得高锑锡基巴氏合金材料原料组分变化较小，杂质较少。由表2可知，高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强度较高，布氏硬度平均值为26.64，抗拉强度平均值为81.51MPa。

实施例2

一种高锑锡基巴氏合金材料，包括以下重量百分比组分：锑11％、铜6％、碲0.005％、锗0.013％、锡为余量。

上述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，包括以下步骤：

对所得高锑锡基巴氏合金材料进行成分分析，其结果见表3；同时测量高锑锡基巴氏合金材料的布氏硬度和抗拉强度，其结果见表4；并制作其金相组织示意图，见图2。

表3高锑锡基巴氏合金材料成分分析结果

表4高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强统计表

由表3可知，本实施例所得高锑锡基巴氏合金材料原料组分变化较小，杂质成分较少。由表4可知，高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强度较高，布氏硬度平均值为28.5，抗拉强度平均值为93.06MPa。

实施例3

一种高锑锡基巴氏合金材料，包括以下重量百分比组分：锑11％、铜6％、碲0.008％、锗0.015％、锡为余量。

上述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，包括以下步骤：

其中，锡锗合金通过以下方法制备得到：将锡和锗按重量比90:10加热至1000℃，熔化后保温60min，然后降温至700℃浇筑，得锡锗合金。锑碲合金通过以下方法制备得到：将锑和碲按重量比86:14加热至700℃，熔化后保温60min，然后降温至520℃浇筑，得锑碲合金。

对所得高锑锡基巴氏合金材料进行成分分析，其结果见表5；同时测量高锑锡基巴氏合金材料的布氏硬度和抗拉强度，其结果见表6；并制作其金相组织示意图，见图3。

表5高锑锡基巴氏合金材料成分分析结果

原料	配方(％)	成份分析(％)
			Cu	6.00	6.03
Sb	11.00	11.05
			Te	0.008	0.0081
Ge	0.015	0.0148
			Sn	余量	余量
Pb	——	0.023
			Zn	——	0.00029
Fe	——	0.0013
			Al	——	0.00024

表6高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强统计表

由表5可知，本实施例所得高锑锡基巴氏合金材料原料组分变化较小，杂质成分较少。由表6可知，高锑锡基巴氏合金材料布氏硬度和抗拉强度较高，布氏硬度平均值为27.82，抗拉强度平均值为89.07MPa。

由上可知，采用本方法所得高锑锡基巴氏合金材料杂质较少，同时布氏硬度和抗拉强度较高。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims

1.一种高锑锡基巴氏合金材料，其特征在于，由以下重量百分比组分组成：锑10~12%、铜5~7%、碲0.003~0.01%、锗0.01~0.015%、锡为余量。

2.如权利要求1所述的高锑锡基巴氏合金材料，其特征在于，由以下重量百分比组分组成：锑11~12%、铜6~7%、碲0.005~0.08%、锗0.011~0.014%、锡为余量。

3.如权利要求1所述的高锑锡基巴氏合金材料，其特征在于，由以下重量百分比组分组成：锑11%、铜6%、碲0.005%、锗0.013%、锡为余量。

4.权利要求1~3任一项所述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称取锡锗合金、锑碲合金、铜、锑以及1/2~1/3重量的锡，升温至800~850℃熔化后搅拌，然后保温0.8~1.2h，再自然冷却至680~700℃，得金属液一；

（2）在步骤（1）所得金属液一中加入余量锡，然后降温至450~460℃搅拌，精炼后得金属液二；

（3）将步骤（2）所得金属液二升温至490~510℃，通入氩气精炼5~15min，得金属液三；

（4）将步骤（3）所得金属液三在490~510℃恒温条件下浇铸，挤压拉丝得高锑锡基巴氏合金材料。

5.如权利要求4所述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，其特征在于，所述锡锗合金通过以下方法制备得到：将锡和锗按重量比90:10加热至1000℃，熔化后保温50~70min，然后降温至700℃浇铸，得锡锗合金。

6.如权利要求4所述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，其特征在于，所述锑碲合金通过以下方法制备得到：将锑和碲按重量比86:14加热至700℃，熔化后保温50~60min，然后降温至520℃浇铸，得锑碲合金。

7.如权利要求4所述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，锑、锡锗合金、锑碲合金重量比为11:0.1~0.15:0.02~0.07。

8.如权利要求4所述的高锑锡基巴氏合金材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，按照松木屑2次、松香1次、氯化铵2次的顺序进行精炼除渣。