基本介紹
- 中文名：銻青銅
- 外文名：antimony bronze
- 組成：銅和銻組成的銅基合金
- 性能：高減摩性和良好的切削性能
- 用途：軸承軸墊、燃油裝置轉子和分油盤
- 學科：冶金
概念,銻青銅對錫青銅的代替作用,新型銻青銅材料,銻青銅機械性能的提高,
概念
銻青銅（antimonybronze）是指由銅和銻組成的銅基合金，常用作滑動軸承。具有高減摩性和良好的切削性能，對大氣和各種燃油具有良好的耐蝕性。熔融法制錠，壓力加工成材。在航空工業，也可用於發動機中以抵抗燃油腐蝕，以及在高速滑動條件下工作的各種摩擦零件，如軸承軸墊、燃油裝置附屬檔案的轉子和分油盤等。
銻青銅對錫青銅的代替作用
近年來由於錫的供應緊張，錫青銅代用材料的研究已受到世界許多國家的關注，銻青銅具有較高的抗燃油腐蝕和在高速滑動下優良的耐磨性能。是一種很有希望和前途的錫青銅ZQSn6-6-3等中高速輕載滑動軸承的代用材料。我國銻資源豐富，其儲量居世界之首，以價格僅為錫的1/6的銻代替稀缺昂貴的錫，具有很大的經濟效益和社會效益。
Sb-Ni青銅（Sb7-8%、Ni1.5-2.5%、余Cu）和Sb-P-Pb青銅（Sb4.5-6.0%、.P0.1-0.3%、Pb10-14%、余Cu）是國外常用的銻青銅。以ZQSn6-6-3作為對比材料進行有潤滑劑時磨損對比試驗，發現Sb-Ni青銅因Sb含量較高，合金中硬相組織（Cu-Sb金屬間化合物）較多，所以摩擦係數大，磨軸嚴重；Sb-P-Pb青銅因含Pb較高，且Pb呈顆粒狀分布於基體上，同時Sb量較低，硬相組織較少，所以摩擦係數小，對軸輕磨損小，但機械性能太低。作為ZQSn6-6-3等中高速滑動軸承代用材料，尚有不足。由試驗結果來看，Sb不宜過高，最好小於5%。另發現Sb-P-Pb青銅組織較粗大。若將Sb3.5%、Pb15%、P0.05%的青銅中加入Mn，合金組織明顯細化，但單獨加Mn，鑄造性能不好，同時加入少量的Zn（2%），可有效提高合金的流動性。
新型銻青銅材料
純銻的性能之一是易碎。銻加入到其他合金材料中通常會顯著降低合金力學功能，一般認為是有害元素。這就限制了銻在合金中的使用。從已有的銻青銅材料來看，無論從其鑄造性能、力學性能，還是從耐磨性及耐蝕性來看，它們還無法完全替代銻青銅材料。但是以銻作為主要合金元素，輔以價格低廉的鋅、錳等元素，不含較昂貴的鎳、錫以及對人體有害的鉛等。這種新型的銻青銅材料的綜合性能優於錫青銅材料，並有明顯的經濟效益，是錫青銅的理想代用材料。
（1）所研製的銅銻合金，是以銻作為主要合金元素（含量為6wt-%~7wt-%）並加入少量Zn和Mn的新型銻青銅材料，其鑄態下的主要力學性能、鑄造流動性能，以及相應的耐磨、耐蝕性能均優於普通錫青銅（ZQSn6-6-3）。
（2）該銻青銅鑄態的典型組織為呈樹枝狀晶的銅基固溶體上散布小塊狀的Cu、Sb、Mn三元金屬間化合物，合金力學性能主要取決於固溶體枝晶的細密程度和化合物的分散性及均勻程度，加快凝固冷卻速度，能顯著提高合金的綜合力學性能。
（3）合金中的Zn全部固溶於基體相中，有一定的的固溶強化作用，能降低固溶體凝固溫度範圍，有利於提高合金組織的細密性和力學性能；Sb除部分固溶入基體中外，主要參與形成硬度較高的金屬間化合物相，對合金的強化有重要作用；Mn亦部分進入固溶體，並參與形成Cu、Sb、Mn三元金屬間化合物，能顯著改善合金的綜合力學性能和耐蝕性能。
（4）合金中Cu、Sb、Mn三元金屬間化合物相的原子組成為Cu6MnSb3，顯微硬度值為464，是合金中的強化相。
在Sb-Zn-Pb青銅中加入Mn，不僅其組織得到明顯細化，而具形成了Cu-Mn-Sb三元金屬間化合物相，結果是合金的機械性能和耐磨性能提亮。Mn含量在2-4%為宜。
Zn-Sb-Pb青銅α相中存在著嚴重的樹枝晶內偏析現象，細化銻青銅的組織，防止銻的偏析是提高銻青銅機械性能的主要措施。
