阅读说明：本技术 一种内燃机轴瓦用白合金及其制备方法和应用 (White alloy for internal combustion engine bearing bush and preparation method and application thereof ) 是由 陈永红 钟宁 阳林 屠力月 罗才勇 辛琦 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种内燃机轴瓦用白合金,按重量百分比计包括如下组分：3～4％的Cu,7～9％的Sb,0.18～0.3％的Ni,0.8～1.2％的Cd,余量为Sn以及不可避免的杂质。其综合力学性能优异,能够满足轴瓦的高承载力要求。还公开了上述内燃机轴瓦用白合金的制备方法,包括如下步骤：S1,按照上述组分的重量百分比称取铜镍中间合金、锑、镉和锡；S2,将称取的部分原料投入到熔炼炉中,升温至熔化温度并保温,使得熔炼炉内的混合材料完全熔化,然后加入余下的锡原料熔化并充分搅拌,将合金液温度降至420℃～450℃时加入镉,加入精炼剂进行精炼；S3,精炼完成后浇铸得到内燃机轴瓦用白合金。工艺流程简单,保证了各个元素在合金中均匀分布,提高了合金的力学性能。(The invention discloses a white alloy for a bearing bush of an internal combustion engine, which comprises the following components in percentage by weight: 3-4% of Cu, 7-9% of Sb, 0.18-0.3% of Ni, 0.8-1.2% of Cd, and the balance of Sn and inevitable impurities. The composite mechanical property is excellent, and the requirement of high bearing capacity of the bearing bush can be met. Also discloses a preparation method of the white alloy for the bearing bush of the internal combustion engine, which comprises the following steps: s1, weighing the copper-nickel intermediate alloy, antimony, cadmium and tin according to the weight percentage of the components; s2, putting part of the weighed raw materials into a smelting furnace, heating to the melting temperature and preserving heat to completely melt the mixed materials in the smelting furnace, then adding the rest tin raw materials for melting and fully stirring, adding cadmium when the temperature of the alloy liquid is reduced to 420-450 ℃, and adding a refining agent for refining; and S3, casting to obtain the white alloy for the bearing bush of the internal combustion engine after refining. The process flow is simple, the elements are ensured to be uniformly distributed in the alloy, and the mechanical property of the alloy is improved.)

一种内燃机轴瓦用白合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及轴承合金，具体涉及内燃机轴瓦用白合金及其制备方法。

背景技术

船用低速柴油机、中速柴油机等内燃机轴瓦作为设备的关重件，均要求轴承合金材料具有良好的承载能力、磨合性、嵌藏性等以适应其工况需求。白合金具有良好的减摩性、嵌藏性、抗咬合性等软性指标，但常规白合金其硬度、承载能力等指标均较低，特别是内燃机功率密度的提高，对轴承材料的承载能力等提出了更高的要求，发展更高承载力的白合金已成为了市场需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机轴瓦用白合金及其制备方法，其综合力学性能优异，能够满足轴瓦的高承载力要求。

本发明所述的内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3～4％的Cu，7～ 9％的Sb，0.18～0.3％的Ni，0.8～1.2％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。

进一步，按重量百分比计包括如下组分：3～4％的Cu，7～9％的Sb，0.2％的Ni，0.8～ 1.2％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。

进一步，按重量百分比计包括如下组分：3.5％的Cu，8％的Sb，0.2％的Ni，1％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。

一种内燃机轴瓦用白合金的制备方法，其包括如下步骤：

S1，按照上述的内燃机轴瓦用白合金的组分重量百分比称取铜镍中间合金、锑、镉和锡；

S2，将称取的全部铜镍中间合金、锑和总重量2/3的锡投入到熔炼炉中，启动熔炼炉，升温至660℃～680℃并保温，使得熔炼炉内的混合材料完全熔化，然后加入余下的锡原料熔化并充分搅拌，将合金液温度降至380℃～420℃时加入镉熔化，待镉完全熔化后，在合金液温度380℃～420℃的条件下加入精炼剂精炼除渣，精炼5～10min；

S3，精炼完成后在温度为380℃～420℃的条件下浇铸得到内燃机轴瓦用白合金。

所述S2中的熔化温度为660℃～680℃。

上述的内燃机轴瓦用白合金或上述制备方法制得的白合金在最高载荷比压为32MPa、工作温度低于100℃的轴承中的应用。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明限定了Ni元素的重量百分比为0.18～0.3％，Ni元素的加入将促进Cu6Sn5相的形核结晶，细化Cu6Sn5针状、星状晶体晶粒，更有效阻滞SbSn方块相晶粒的集聚，提高了合金强度。若Ni元素加入量低于0.18％，则细化效果不明显，对合金力学性能提升不大；若Ni元素加入量高于0.3％，则力学性能已提升不大，同时过量的Ni元素会和Cu元素、Sn元素形成复杂的脆性状状态，降低合金塑性和疲劳强度。

2、本发明限定了Cd元素的重量百分比为0.8～1.2％，Cd元素能够与Sn形成固溶体，该固溶体起到了固溶硬化的作用，在不影响合金刚性的情况下增加强度；Cd能抑制合金中硬质相SnSb的生长，起到细晶强化的作用。若Cd元素加入量低于0.1％时，强度提升有限，对合金力学性能影响较小；若Cd元素加入量高于2％时，将会在合金中产生脆性相，降低合金塑性。综合合金刚性考虑，限定了Cd元素的重量百分比为0.8～1.2％。

3、本发明所述制备方法工艺流程简单，保证了各个元素在合金中均匀分布，提高了合金的力学性能。

具体实施方式

下面对本发明作详细说明。

实施例一，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3.5％的Cu，8％的Sb，0.22％的Ni，1％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。该内燃机轴瓦用白合金的制备方法包括如下步骤。

S1，按照上述的内燃机轴瓦用白合金的组分重量百分比称取铜镍中间合金、锑、镉和锡；

S2，将称取的全部铜镍中间合金、锑和总重量2/3的锡投入到熔炼炉中，启动熔炼炉，升温至670℃并保温，使得熔炼炉内的混合材料完全熔化，然后加入余下的锡原料熔化并充分搅拌，将合金液温度降至410℃时加入镉熔化，待镉完全熔化后，在合金液温度400℃的条件下加入精炼剂精炼除渣，精炼8min；

S3，精炼完成后在温度为400℃的条件下浇铸得到内燃机轴瓦用白合金。

对制得的合金铸锭进行力学性检测，并与现有轴瓦用白合金进行性能对比，结果参见表1。

表1合金的力学性能

	硬度/HBS	抗拉强度/MPa	屈服强度/MPa	延伸率/％	疲劳强度/Mpa
						实施例一	29.4	90.0	71.0	9.0	35
ZSnSb8Cu4	24.5	77.0	59.8	17.8	27
						ZSnSb11Cu6	27.6	76.8	64.8	2.9	30

ZSnSb8Cu4和ZSnSb11Cu6为目前常用的铸态锡基轴承合金，其中ZSnSb8Cu4的元素组成为：8％的Sb，4％的Cu，余量为Sn以及不可避免的杂质；ZSnSb11Cu6的元素组成为 11％的Sb，6％的Cu，余量为Sn以及不可避免的杂质。

由表1可知，实施例一制得的内燃机轴瓦用白合金的硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4和ZSnSb11Cu6。延伸率能够达到9.0，疲劳强度达到35Mpa，综合力学性能优异，在满足强度性能的同时具有较好的塑性，适用于最高载荷比压为32MPa、工作温度低于100℃的轴承，提高了轴承的使用可靠性及寿命。

实施例二，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3％的Cu，9％的Sb，0.18％的Ni，1.2％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。其制备方法与实施例一相同。经力学性能测试，硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4 和ZSnSb11Cu6。

实施例三，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：4％的Cu，7.5％的Sb，0.25％的Ni，1％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。其制备方法与实施例一相同。经力学性能测试，硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4和ZSnSb11Cu6。

实施例四，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3.2％的Cu，7％的Sb，0.28％的Ni，0.9％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。其制备方法与实施例一相同。经力学性能测试，硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4 和ZSnSb11Cu6。

实施例五，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3.8％的Cu，8％的Sb，0.2％的Ni，1％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。其制备方法与实施例一相同。经力学性能测试，硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4和ZSnSb11Cu6。

实施例六，一种内燃机轴瓦用白合金，按重量百分比计包括如下组分：3.5％的Cu，7％的Sb，0.2％的Ni，0.95％的Cd，余量为Sn以及不可避免的杂质。其制备方法与实施例一相同。经力学性能测试，硬度、抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高于现有的ZSnSb8Cu4 和ZSnSb11Cu6。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。