专利名称：同步器齿环耐磨材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铜合金材料技术领域，具体的说是一种同步器齿环耐磨材料及其制备方法。
背景技术：
同步器齿环是汽车变速箱中变速用的一个汽车零部件，一般情况下材料为铜合金。在发动机高速转动时，要求动齿轮与静齿轮的啮合所用的时间要短，啮合平稳。反应在换挡时用力要小，换档快捷。这就要求同步器齿环耐磨材料及其制备方法摩擦系数要好，耐磨性较高。而摩擦系数与耐磨性两者之间是矛盾与统一的，提高耐磨性时，势必会提高材料的硬度，硬度高时摩擦系数就小；增大摩擦系数一般会增加含铜量，铜量增加会造成齿环抱死现象(齿环粘附在锥体上)，换档困难。
发明内容
本发明的目的是研制一种提高耐磨性又维持耐磨系数基本不变的同步器齿环耐磨材料及其制备方法。 —种同步器齿环耐磨材料，其组分重量百分比如下 Cu 60 65% Mn 2.7 3.7% Al 2.4 3眉 Si 0.6 0.9% Ni 0.2 0.4%Cr 0. 07 0.27% Zn 余数。 —种同步器齿环耐磨材料的制备方法，其步骤如下 (1)分别准备Cu、Zn及制备Al-Cr二元中间合金、四元中间合金备用； (2)按照组分重量百分比先熔化Cu及四元中间合金，当温度升至IIO(TC时，向炉
中加入A1-Cr 二元中间合金； (3)待Al-Cr 二元中间合金熔化后，按照组分重量百分比加入Zn，升温；
(4)待Zn完全熔化后，加入精炼剂冰晶石进行精炼，除渣； (5)取样，调整成分，调加金属元素单质(Cr以A1-Cr的方式加入)，直至各元素在材料规定的管理幅范围内，成分合格； (6)调整温度至1050 1100。C，半连铸成①205X4200mm的铸锭； (7)将步骤(6)所得铸锭锯断成挤压锭，挤压锭规格一般为①205X400mm左右； (8)挤压锭挤制成管材，管材通过自动线加工成环坯； (9)环坯再精锻成同步器齿环。 所述步骤(4)中的冰晶石加入比例为每吨同步器齿环耐磨材料加入l-2Kg冰晶
3石。 所述A1-Cr 二元中间合金的组分重量百分比及制备方法，参见本公司于2010年3月5日申请的另一发明专利"A1-Cr二元中间合金及其制备方法"，申请号为201010121242. 8。
所述四元中间合金，其组分重量百分比如下Mn39. 6 ' 60. 5%Al21. 5 ' 45. 7%Si8. 8 '14. 7%Ni3. 3 '5. 9% 所述四元中间合金的制备方法，其步骤如下 (1)先向熔炼炉中按重量比放入全部Al锭的30 60%，沿着炉壁排列，熔炼炉的正中间按重量比放入块度小于200mm的Ni块，进行升温熔化，电炉功率为150 350KW ;
(2)待炉中的A1锭全部融化后，向炉中按重量比分批加入金属Mn，每次加入10 30Kg/3分钟，电炉功率为200 350KW ; (3)待Mn完全融化后，加入冰晶石除渣，加入剩余的金属Al，后按重量比加入非金属Si进行升温熔化，电炉功率为100 250KW ; (4)升温至130(TC左右，保温20 40分钟，停炉搅拌，除渣；
(5)准备浇注及浇注锭子。 所述步骤(3)中的冰晶石加入比例为每400Kg四元中间合金加入l_2kg冰晶石。
本发明同步器齿环耐磨材料及其制备方法的优点是本材料应用在同步器齿环上性能稳定，成分易于掌握，与普通同步器齿环耐磨材料相比(如HMn62-3-3-0. 7)，只是多了 Cr元素，其它元素成分含量近似；金属Cr熔点高达1857tV性能稳定，不易与其它金属元素形成化合物；因此在凝固时，金属Cr首先结晶形核，后随着温度的下降，部分化合物如Mn5Si3会以Cr为核心生长和长大，形成以Cr为核心外层为Mn5Si3的强化相，该强化相硬度高，耐磨性较好，在同步器齿环中起一个耐磨支点的作用，而组织中Cr不影响a相和基体P相，从而保证了材料的摩擦系数。
具体实施例方式
实施例一 —种同步器齿环耐磨材料，其组分重量百分比如下 Cu 60% Zn 32.5% 四元中间合金 6.1% Al-Cr二元中间合金 1.4%。 所述四元中间合金，其组分重量百分比如下 Mn 60.5% Al 21.5% Si 14.7% Ni 3.3%
4
所述四元中间合金的制备方法，其步骤如下 (1)先向熔炼炉中放入Al锭4条，约64Kg， Al锭沿着炉壁排列，炉的正中间放Ni13. 2Kg(全部放入，Ni的块度《200mm)，进行升温熔化，电炉功率为200KW ;
(2)待炉中的Al全部融化后，向炉中分批加入金属Mn 242Kg，每次加入20Kg/3分钟，电炉功率为350KW ; (3)待Mn完全融化后，加入1Kg冰晶石除渣，加入剩余的金属Al 22Kg，后加入金
属Si 58. 8Kg进行升温熔化，电炉功率为250KW ; (4)升温至130(TC左右，保温35分钟，停炉搅拌，除渣； (5)准备浇注及浇注锭子。 —种同步器齿环耐磨材料的制备方法，其步骤如下 (1)分别准备Cu、Zn及制备Al_Cr 二元中间合金、四元中间合金备用； (2)按照组分重量百分比先熔化Cu及四元中间合金，当温度升至IIO(TC时，向炉
中加入A1-Cr 二元中间合金； (3)待Al-Cr 二元中间合金熔化后，按照组分重量百分比加入Zn，升温； (4)待Zn完全熔化后，按每吨同步器齿环耐磨材料加入2Kg冰晶石进行精炼，除
渣； (5)取样，调整成分，调加金属元素单质，Cr以Al_Cr的方式加入，直至各元素在材料规定的管理幅范围内，成分合格； (6)调整温度至1050 IIO(TC，半连铸成①205 X 4200mm的铸锭； (7)将步骤(6)所得铸锭锯断成挤压锭，挤压锭规格一般为①205 X 400mm左右； (8)挤压锭挤制成管材，管材通过自动线加工成环坯； (9)环坯再精锻成同步器齿环。 实施例二 —种同步器齿环耐磨材料，其组分重量百分比如下 Cu 65% Zn 27.8% 四元中间合金 6.8% Al-Cr二元中间合金 0.4%。
所述四元中间合金，其组分重量百分比如下 Mn 39.6% Al 45.7% Si 8.8% Ni 5.9% 所述四元中间合金的制备方法，其步骤如下 (1)先向熔炼炉中放入Al锭4条，约64Kg， Al锭沿着炉壁排列，炉的正中间放Ni23. 6Kg(全部放入，Ni的块度《200mm)，进行升温熔化，电炉功率为180KW ;
(2)待炉中的Al全部融化后，向炉中分批加入金属Mn 158. 4Kg，每次加入15Kg/3分钟，电炉功率为300KW ; (3)待Mn完全融化后，加入1. 5Kg冰晶石除渣，加入剩余的金属A1118. 8Kg，后加入金属Si 35. 2Kg进行升温熔化，电炉功率为200KW ; (4)升温至130(TC左右，保温25分钟，停炉搅拌，除渣； (5)准备浇注及浇注锭子。 —种同步器齿环耐磨材料的制备方法，其步骤如下 (1)分别准备Cu、Zn及制备Al-Cr 二元中间合金、四元中间合金备用； (2)按照组分重量百分比先熔化Cu及四元中间合金，当温度升至IIO(TC时，向炉
中加入A1-Cr 二元中间合金； (3)待Al-Cr 二元中间合金熔化后，按照组分重量百分比加入Zn，升温； (4)待Zn完全熔化后，按每吨同步器齿环耐磨材料加入1. 5Kg冰晶石进行精炼，除
渣； (5)取样，调整成分，调加金属元素单质，Cr以Al-Cr的方式加入，直至各元素在材料规定的管理幅范围内，成分合格； (6)调整温度至1050 1100。C，半连铸成①205X4200mm的铸锭； (7)将步骤(6)所得铸锭锯断成挤压锭，挤压锭规格一般为①205 X 400mm左右； (8)挤压锭挤制成管材，管材通过自动线加工成环坯； (9)环坯再精锻成同步器齿环。 实施例三 —种同步器齿环耐磨材料，其组分重量百分比如下 Cu 62.5% Zn 30.2% 四元中间合金 6.5% Al-Cr二元中间合金 0.8%。 所述四元中间合金，其组分重量百分比如下 Mn 49.6% Al 34.2% Si 11.6% Ni 4.6% 所述四元中间合金的制备方法，其步骤如下 (1)先向熔炼炉中放入Al锭4条，约64Kg， Al锭沿着炉壁排列，炉的正中间放Ni18. 4Kg(全部放入，Ni的块度《200mm)，进行升温熔化，电炉功率为200KW ; (2)待炉中的Al全部融化后，向炉中分批加入金属Mn 198. 4Kg，每次加入20Kg/3分钟，电炉功率为300KW ; (3)待Mn完全融化后，加入2Kg冰晶石除渣，加入剩余的金属Al 72. 8Kg，后加入
金属Si 46. 4Kg进行升温熔化，电炉功率为250KW ; (4)升温至130(TC左右，保温30分钟，停炉搅拌，除渣； (5)准备浇注及浇注锭子。 —种同步器齿环耐磨材料的制备方法，其步骤如下 (1)分别准备Cu、Zn及制备Al-Cr二元中间合金、四元中间合金备用； (2)按照组分重量百分比先熔化Cu及四元中间合金，当温度升至IIO(TC时，向炉中加入A1-Cr 二元中间合金； (3)待Al-Cr 二元中间合金熔化后，按照组分重量百分比加入Zn，升温； (4)待Zn完全熔化后，按每吨同步器齿环耐磨材料加入lKg冰晶石进行精炼，进行
精炼，除渣； (5)取样，调整成分，调加金属元素单质，Cr以A1-Cr的方式加入，直至各元素在材 料规定的管理幅范围内，成分合格； (6)调整温度至1050 IIO(TC，半连铸成①205 X 4200mm的铸锭； (7)将步骤(6)所得铸锭锯断成挤压锭，挤压锭规格一般为①205 X 400mm左右； (8)挤压锭挤制成管材，管材通过自动线加工成环坯； (9)环坯再精锻成同步器齿环。 本发明根据组分重量百分比配比不同，不限于以上实施例，在允许的范围内可以 实现多个实施例。
权利要求
一种同步器齿环耐磨材料，其特征在于其组分重量百分比如下Cu60～65％Mn2.7～3.7％Al2.4～3.4％Si0.6～0.9％Ni0.2～0.4％Cr0.07～0.27％Zn余数。
2.一种同步器齿环耐磨材料的制备方法，其步骤如下(1) 分别准备Cu、Zn及制备Al-Cr二元中间合金、四元中间合金备用；(2) 按照组分重量百分比先熔化Cu及四元中间合金，当温度升至IIO(TC时，向炉中加入A1-Cr 二元中间合金；(3) 待Al-Cr 二元中间合金熔化后，按照组分重量百分比加入Zn，升温；(4) 待Zn完全熔化后，加入精炼剂冰晶石进行精炼，除渣；(5) 取样，调整成分，调加金属元素单质，Cr以Al-Cr的方式加入，直至各元素在材料规定的管理幅范围内，成分合格；(6) 调整温度至1050 110(TC，半连铸成①205 X 4200mm的铸锭；(7) 将步骤(6)所得铸锭锯断成挤压锭，挤压锭规格一般为①205 X 400mm左右；(8) 挤压锭挤制成管材，管材通过自动线加工成环坯；(9) 环坯再精锻成同步器齿环。
3.根据权利要求2所述的同步器齿环耐磨材料的制备方法，其特征在于所述四元中间合金，其组分重量百分比如下Mn39. 6 ' 60. 5%Al21. 5 ' 45. 7%Si8. 8 '14. 7%Ni3. 3 '5. 9%所述四元中间合金的制备方法，其步骤如下(1) 先向熔炼炉中按重量比放入全部Al锭的30 60%，沿着炉壁排列，熔炼炉的正中间按重量比放入块度小于200mm的Ni块，进行升温熔化，电炉功率为150 350KW ;(2) 待炉中的A1锭全部融化后，向炉中按重量比分批加入金属Mn，每次加入10 30Kg/3分钟，电炉功率为200 350KW ;(3) 待Mn完全融化后，加入冰晶石除渣，加入剩余的金属Al，后按重量比加入非金属Si进行升温熔化，电炉功率为100 250KW ;(4) 升温至130(TC左右，保温20 40分钟，停炉搅拌，除渣；(5) 准备浇注及浇注锭子。
全文摘要
一种同步器齿环耐磨材料及其制备方法，其组分重量百分比如下Cu 60～65％，Mn 2.7～3.7％，Al 2.4～3.4％，Si 0.6～0.9％，Ni 0.2～0.4％，Cr 0.07～0.27％，Zn余数。其优点是本材料应用在同步器齿环上性能稳定，成分易于掌握；金属Cr熔点高达1857℃，不易与其它金属元素形成化合物；因此在凝固时，金属Cr首先结晶形核，后随着温度的下降，部分化合物如Mn5Si3会以Cr为核心生长和长大，形成以Cr为核心外层为Mn5Si3的强化相，该强化相硬度高，耐磨性较好，在同步器齿环中起一个耐磨支点的作用，而组织中Cr不影响α相和基体β相，从而保证了材料的摩擦系数。
文档编号C22C9/04GK101775523SQ20101013025
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者乐大志, 叶甲旺, 姚联, 尹光辉, 张士忠, 王庆华 申请人:武汉泛洲中越合金有限公司