一种轴承保持架用铜合金环材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种轴承保持架用铜合金环材及其制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 保持架（cage)，即轴承保持架，又称轴承保持器，指部分地包裹全部或部分滚动 体，并随之运动的轴承零件，用以隔离滚动体，通常还引导滚动体并将其保持在轴承内。保 持架的材质的类型有：低碳钢/不锈钢保持架，胶木/塑料(尼龙）保持架，黄铜/青铜/铝 合金保持架等。
[0004] 滚动轴承在工作时，由于滑动摩擦而造成轴承发热和磨损，特别在高温运转条件 下，惯性离心力的作用加剧了摩擦、磨损与发热，严重时会造成保持架烧伤或断裂，致使轴 承不能正常工作。
[0005] 保持架不但受到摩擦力、张力、离心力和惯性力等机械应力的作用，而且需要承受 某些润滑剂及其添加剂或其老化产物、有机溶剂或冷却剂产生的化学作用。这些作用还可 能受到工况条件的影响，如高温、冲击载荷、振动或此类因素与其他条件的组合等。
[0006] 因此，对于保持架的性能以及轴承本身的运行可靠性来说，保持架材料的选择十 分重要，尤其是高精密轴承保持架材料的选择。保持架的材料除具有一定强度外，还必须导 热性好、摩擦系数小、耐磨性好、冲击韧性强、密度较小且线胀系数与滚动体相接近。此外， 冲压保持架需经受较复杂的冲压变形，还要求材料具有良好的加工性能。在一些要求极高 的保持架上面有的还会镀一层银。
[0007] 目前国内轴承生产商在铜保持架用铜材上几十年来没有大的变动和创新。材质基 本上就是在H62基础上添加了一些铝和铁，强度、硬度和耐磨金相都属于较差的级别，性价 比比较低，而且在产品的耐用性、适用性和寿命上均达不到用户的要求，行业迫切需要材料 更新。
【发明内容】
[0008] 为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种轴承保持架用铜合金环材及 其制备方法，所述铜合金环材抗拉强度高、硬度高、金相结构、α - β相比例好、晶粒小、晶粒 排列致密度高、200°C下摩擦界面对油品的反应程度低。
[0009] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种轴承保持架用铜合金环材，其化学成分质量百分比为：Cu+Ag:57.0~61.0%，0 < Ni+Co < 0. 3%, Fe ：0. 2~1. 0%, Al ：1. 0~2. 0%, Mn ：1. 5-3%, Si ：0. 5~1. 5%, Pb ：0. 2~0. 8%, La+Ce :0· 01~0. 20%，杂质彡 I. 5%，余量为 Zn ;A1+Fe+Si+Mn :4. 0~6. 0%，Al+Ni :1. 2~2. 2%， Fe+Si ：0. 5~1. 5%〇
[0010] 进一步，所述铜合金环材中， 99. 5% < Cu+Ag+Ni+Co+Al+Fe+Si+Mn+Pb+La+Ce+Zn < 100%。
[0011] 另有，所述铜合金环材抗拉强度彡580MPa。
[0012] 且，所述铜合金环材布氏硬度为145~191HB。
[0013] 另，所述铜合金环材断后伸长率彡20%。
[0014] 在本发明所述轴承保持架用铜合金环材的成分设计中： Ni+Co,可促进组织球化，提高合金强度。
[0015] Al :添加后可有效提高合金组织的强化相。
[0016] Fe :细化晶粒，提高晶粒排列致密度，提高合金组织强化相。
[0017] Si :增加强度，提升铜合金环材铸造性能。
[0018] Mn :-种强化元素，添加后可提高合金组织强化相。
[0019] Al+Fe+Si+Mn :可有效提高合金组织的强化相，提升铜合金环材的强度和硬度。
[0020] Al+Ni :有效提高合金组织的强化相，提升铜合金环材的强度和硬度。
[0021] Fe+Si :高、硬质点强化相，使得铜合金环材获得高强度、高硬度。
[0022] Pb :-种独立相，添加后可使铸坯易切削，方便裁切，提升加工速率。
[0023] 同时，本发明还提供一种轴承保持架用铜合金环材的制备方法，包括如下步骤： 1) 熔炼、铸造 按下述成分进行熔炼、铸造，得环形铸坯，轴承保持架用铜合金环材，其化学成分 质量百分比为：Cu+Ag :57· 0~61· 0%，0 < Ni+Co < 0· 3%，Fe :0· 2~1· 0%，Al :1· 0~2· 0%， Mn :1. 5~3%，Si :0· 5~1· 5%，Pb :0· 2~0· 8%，La+Ce :0· 01~0· 20%，杂质彡 L 5%，余量为 Zn ; Al+Fe+Si+Mn :4· 0~6· 0%，Al+Ni : L 2~2· 2%，Fe+Si :0· 5~1· 5% ;熔炼温度 1000~120(TC，铸造 压力为2~2〇MPa ; 2) 冷却、裁切 将步骤1)所得环形铸坯快速冷却、裁切后得到所述承保持架用铜合金环材，冷却速度 为 500~600°C /min。
[0024] 再，步骤1)中所述铸造采用连续铸造。
[0025] 且，步骤 1)中 99. 5% 彡 Cu+Ag+Ni+Co+Al+Fe+Si+Mn+Pb+La+Ce+Zn < 100%。
[0026] 再有，所得铜合金环材外径为50~500mm，壁厚8~50mm。
[0027] 本发明的有益效果在于： 相组成合理，〇相彡1〇%，0相：85~95%，1(相<1〇%，]\111^强化相在0 + €[基体上均 勾分布。
[0028] 采用连续+压力铸造，使得铸坯内晶粒小、晶粒排列致密度高，使得得到的铜合金 环材硬度高、强度高。
[0029] 本发明所述铜合金环材抗拉强度较现有铜合金环材提升40%，布氏硬度较现有铜 合金环材提升1〇〇%，200°C下摩擦界面对油品的反应程度低。
[0030]
【附图说明】
[0031] 图1为本发明实施例1所述轴承保持架用铜合金环材晶粒图。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护 范围。
[0033] 本发明实施例所述轴承保持架用铜合金环材成分参见表1。实施例所述轴承保 持架用铜合金环材关键制备过程中，熔炼温度为1150 °C，铸造压力为2. 7MPa，冷却速度为 500°C /min。实施例所述轴承保持架用铜合金环材的室温力学性能参见表2。
[0034] 其中，环材断口应致密，不允许有分层、夹杂等影响使用的缺陷，缺陷的判定按照 标准YS/T 336执行。环材内外表面应光滑，清洁。不允许有针孔、裂纹、起皮、气泡、粗划道、 夹杂和脱锌。环材表面允许有轻微的、局部的氧化及不影响使用的缺陷。
[0035] 环材的化学成分的分析按GB/T 5121、YS/T 482的规定进行。
[0036] 环材外形尺寸的测量方法按GB/T26303. 1的规定进行。
[0037] 环材的拉伸试验方法按GB/T 228. 1-2010的规定进行。试验用试样取纵向弧形试 样，按GB/T 228. 1-2010中S1、S2、S3试样规定进行。
[0038] 环材的布氏硬度试验方法按GB/T 231. 1的规定进行。
[0039] 环材的显微组织检验方法按YS/T 449规定进行。
[0040] 表1.实施例所提供的轴承保持架用铜合金环材成分(单位：wt°/〇)
表2.实施例所述轴承保持架用铜合金环材室温力学性能
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案 进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要 求范围中。
【主权项】
1. 一种轴承保持架用铜合金环材，其化学成分质量百分比为： Cu+Ag ：57. 0-61. 0%,0 < Ni+Co < 0. 3%, Fe ：0. 2~1. 0%, Al ：1. 0~2. 0%, Mn ：1. 5-3%, Si ： 0? 5~1. 5%，Pb :0? 2~0. 8%，La+Ce :0? 01~0. 20%，杂质彡 I. 5%，余量为 Zn ; Al+Fe+Si+Mn：4. 0~6. 0%,Al+Ni：1. 2~2. 2%,Fe+Si：0. 5~1. 5%〇2. 根据权利要求I所述的轴承保持架用铜合金环材，其特征在于，所述铜合金环材中， 99. 5% <Cu+Ag+Ni+Co+Al+Fe+Si+Mn+Pb+La+Ce+Zn< 100%。3. 根据权利要求1或2所述的轴承保持架用铜合金环材，其特征在于，所述铜合金环材 抗拉强度彡580MPa。4. 根据权利要求1或2所述的轴承保持架用铜合金环材，其特征在于，所述铜合金环材 布氏硬度为145~191HB。5. 根据权利要求1或2所述的轴承保持架用铜合金环材，其特征在于，所述铜合金环材 断后伸长率彡20%。6. -种轴承保持架用铜合金环材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 熔炼、铸造 按下述成分进行熔炼、铸造，得环形铸坯，轴承保持架用铜合金环材，其化学成分 质量百分比为：Cu+Ag:57. 0~61. 0%，0 <Ni+Co< 0? 3%，Fe:0? 2~1. 0%，Al:1. 0~2. 0%， Mn:1. 5~3%，Si:0? 5~1. 5%，Pb:0? 2~0. 8%，La+Ce:0? 01~0. 20%，杂质彡L5%，余量为Zn; Al+Fe+Si+Mn:4. 0~6. 0%，Al+Ni:1. 2~2. 2%，Fe+Si:0? 5~1. 5% ;熔炼温度 1000~120(TC，铸造 压力为2~2〇MPa; 冷却、裁切 将步骤1)所得环形铸坯快速冷却、裁切后得到所述承保持架用铜合金环材，冷却速度 为 500~600°C/min。7. 根据权利要求6所述的轴承保持架用铜合金环材的制备方法，其特征在于，步骤I) 中 99. 5% <Cu+Ag+Ni+Co+Al+Fe+Si+Mn+Pb+La+Ce+Zn< 100%。8. 根据权利要求6所述的轴承保持架用铜合金环材的制备方法，其特征在于，步骤1) 中所述铸造采用连续铸造。9. 根据权利要求6所述的轴承保持架用铜合金环材的制备方法，其特征在于，所得铜 合金环材外径为50~500mm，壁厚8~50mm〇
【专利摘要】本发明提供一种轴承保持架用铜合金环材，其化学成分质量百分比为：Cu+Ag：57.0~61.0%，0＜Ni+Co＜0.3%，Fe：0.2~1.0%，Al：1.0~2.0%，Mn：1.5~3%，Si：0.5~1.5%，Pb：0.2~0.8%，La+Ce：0.01~0.20%，杂质≤1.5%，余量为Zn；Al+Fe+Si+Mn：4.0~6.0%，Al+Ni：1.2~2.2%，Fe+Si：0.5~1.5%。所述铜合金环材抗拉强度高、硬度高、金相结构、α-β相比例好、晶粒小、晶粒排列致密度高、200℃下摩擦界面对油品的反应程度低。
【IPC分类】C22C1/02, C22C9/04
【公开号】CN104928525
【申请号】CN201510143187
【发明人】赵祥伟
【申请人】苏州撼力铜合金材料有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年3月30日