一种铜锡合金粉末及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于金属粉末制造领域，具体涉及一种铜锡合金粉末及其制备方法。

背景技术

青铜粉末含油轴承，使用铜锡的混合粉末或者雾化制取铜锡粉末。混合法制取的铜锡粉末容易出现铜锡偏析，导致成分部均匀，且铜锡混合粉末在粉末冶金制品烧结时，出现液相反应，导致尺寸不稳定。若铜锡粉末的扩散成分均匀，粉末烧结时只发生固相烧结，收缩率稳定和形状稳定。当粉末中局部锡含量过高时，粉末压块烧结时出现液相烧结，收缩率不稳定，会出现膨胀和强度低的现象。

专利CN 101760664 A，公开了一种作为粉末冶金的原料粉使用的、分离偏析少成形性良好，烧结时尺寸变化率稳定的青铜粉末。该发明的粉末冶金用青铜粉末通过混合铜粉和通过雾化法制造的锡含量为10～50质量％的青铜合金粉，使全体的锡含量为5～20质量％，对所得到的混合物在非氧化性气氛中在400～800℃进行热处理，使其部分地扩散结合后，进行粉碎，如此制造而成，在该青铜粉末中，铜粉和青铜粉末结合，以荷重10g测定的铜部的维氏硬度Hv为50～100。

但是现有技术中使用铜锡合金粉末混合后热处理，然后破碎制粉的方法，由于铜与锡高温扩散时，当温度低时，铜锡扩散不充分，当热处理温度高时，铜锡合金粉末粘接强度太大，难以破碎，破碎时产品得粉率低。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种铜锡合金粉末及其制备方法，具体技术方案如下：

一种锡铜合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将铜粉与锡粉或铜锡合金粉混合均匀，得到锡含量在9-11wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100-250Mpa压力下压制，得到密度在5-7g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过筛网，筛网的孔径根据需要进行设定，后在非氧化气氛中热处理；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过筛网，筛网的孔径根据需要进行设定，制得最终产品。

步骤1中铜粉粒径小于70μm，锡粉粒径小于30μm，铜锡合金粉粒径小于70μm，锡铜合金粉中锡含量为10-30wt％。

所述步骤2中的压胚密度为5.5-6.5g/cm

所述步骤3中非氧化气氛为氮气，氢气，氨气或一氧化碳。

所述步骤3中热处理温度在500-800℃，热处理时长为20-50min。

优选的，步骤3中热处理温度为550-700℃，热处理时长为25-45min。

进一步地，步骤3和步骤4中筛网的目数为60目。

一种根据前述锡铜合金粉末的制备方法制得的锡铜合金粉末，粉末任意范围内锡含量均为9-11wt％。

一种锡铜合金粉末的应用，用于制成自润滑含油轴承，制得的自润滑含油轴承800℃烧结后收缩率为0.9-1.1％，烧结强度220-280Mpa，联通孔隙率>95％。

本发明首先将铜粉与锡粉或铜锡合金粉混合均匀，后一定压力下压制，得到压胚密度范围在5-7g/cm

附图说明

图1为本发明实施例1压制胚体后破碎的图片；

图2为本发明实施例1中产品热处理后的图片；

图3为一般松散粉末的照片。

具体实施方式

实施例1

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的锡粉混合均匀，得到锡含量10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，所得产品如图1所示，图1压胚的破碎后的大颗粒团聚粉图片，一颗团聚粉中由多颗细小的铜锡粉末组成，这些细小粉末彼此紧密的贴在一起，高温热处理时铜锡扩散速度快。后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是600℃-30min，热处理后得到的产品如图2所示；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，对比如图3所示的现有技术中，热处理时都是松散的混合粉末，颗粒间的距离远且都是点接触，铜锡扩散的速度远小于图1中团聚粉的扩散速度，制得的铜锡合金粉的收粉率>95％，粉末冶金烧结块强度为225MPA，收缩率为-0.6％。

实施例2

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为50μm的铜粉与粒径为20μm的锡粉混合均匀，得到锡含量10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是700℃-30min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，制得的铜锡合金粉的收粉率>95％，强度为165MPA，收缩率为+0.2％。

实施例3

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的锡粉混合均匀，得到锡含量10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在5.5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是650℃-40min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，强度为232MPA，收缩率为-0.98％。

实施例4

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的锡粉混合均匀，得到锡含量在10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在6.5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是650℃下25min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，强度为243MPA，收缩率为-1.1％。

实施例5

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的铜锡15粉混合均匀，得到锡含量10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在5.5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是600℃-30min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，强度为240MPA，收缩率为-1.15％。

实施例6

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的铜锡20粉混合均匀，得到铜锡含量在10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在6g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是550℃下40min，600℃下20min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，强度为280MPA，收缩率为-1.2％。

实施例7

按以下步骤制备铜锡合金粉，

步骤1，将粒径为40μm的铜粉与粒径为20μm的铜锡15粉混合均匀，得到锡含量10wt％的混合粉；

步骤2：将步骤1制得的混合粉在100Mpa压力下压制，得到密度在5.5g/cm

步骤3:将步骤2制得的压胚进行第一次破碎处理，过60目筛网，后在非氧化气氛中热处理，热处理的工艺条件是700℃下20min；

步骤4：将步骤3制得的产品进行第二次破碎处理后，过60目筛网，制得最终产品，强度为260MPA，收缩率为-1.2％。