[科普中国]-锑青铜

简介

锑青铜（antimonybronze）是指由铜和锑组成的铜基合金，常用作滑动轴承。具有高减摩性和良好的切削性能，对大气和各种燃油具有良好的耐蚀性。熔融法制锭，压力加工成材。在航空工业，也可用于发动机中以抵抗燃油腐蚀，以及在高速滑动条件下工作的各种摩擦零件，如轴承轴垫、燃油装置附件的转子和分油盘等1。

锑青铜对锡青铜的代替作用近年来由于锡的供应紧张，锡青铜代用材料的研究已受到世界许多国家的关注，锑青铜具有较高的抗燃油腐蚀和在高速滑动下优良的耐磨性能。是一种很有希望和前途的锡青铜ZQSn6-6-3等中高速轻载滑动轴承的代用材料。我国锑资源丰富，其储量居世界之首，以价格仅为锡的1/6的锑代替稀缺昂贵的锡，具有很大的经济效益和社会效益。

Sb-Ni青铜（Sb7-8%、Ni1.5-2.5%、余Cu）和Sb-P-Pb青铜（Sb4.5-6.0%、.P0.1-0.3%、Pb10-14%、余Cu）是国外常用的锑青铜。以ZQSn6-6-3作为对比材料进行有润滑剂时磨损对比试验，发现Sb-Ni青铜因Sb含量较高，合金中硬相组织（Cu-Sb金属间化合物）较多，所以摩擦系数大，磨轴严重；Sb-P-Pb青铜因含Pb较高，且Pb呈颗粒状分布于基体上，同时Sb量较低，硬相组织较少，所以摩擦系数小，对轴轻磨损小，但机械性能太低。作为ZQSn6-6-3等中高速滑动轴承代用材料，尚有不足。由试验结果来看，Sb不宜过高，最好小于5%。另发现Sb-P-Pb青铜组织较粗大。若将Sb3.5%、Pb15%、P0.05%的青铜中加入Mn，合金组织明显细化，但单独加Mn，铸造性能不好，同时加入少量的Zn（2%），可有效提高合金的流动性2。

新型锑青铜材料纯锑的性能之一是易碎。锑加入到其他合金材料中通常会显著降低合金力学西南功能，一般认为是有害元素。这就限制了锑在合金中的使用。从已有的锑青铜材料来看，无论从其铸造性能、力学性能，还是从耐磨性及耐蚀性来看，它们还无法完全替代锑青铜材料。但是以锑作为主要合金元素，辅以价格低廉的锌、锰等元素，不含较昂贵的镍、锡以及对人体有害的铅等。这种新型的锑青铜材料的综合性能优于锡青铜材料，并有明显的经济效益，是锡青铜的理想代用材料。

（1）所研制的铜锑合金，是以锑作为主要合金元素（含量为6wt-%~7wt-%）并加入少量Zn和Mn的新型锑青铜材料，其铸态下的主要力学性能、铸造流动性能，以及相应的耐磨、耐蚀性能均优于普通锡青铜（ZQSn6-6-3）。

（2）该锑青铜铸态的典型组织为呈树枝状晶的铜基固溶体上散布小块状的Cu、Sb、Mn三元金属间化合物，合金力学性能主要取决于固溶体枝晶的细密程度和化合物的分散性及均匀程度，加快凝固冷却速度，能显著提高合金的综合力学性能。

（3）合金中的Zn全部固溶于基体相中，有一定的的固溶强化作用，能降低固溶体凝固温度范围，有利于提高合金组织的细密性和力学性能；Sb除部分固溶入基体中外，主要参与形成硬度较高的金属间化合物相，对合金的强化有重要作用；Mn亦部分进入固溶体，并参与形成Cu、Sb、Mn三元金属间化合物，能显著改善合金的综合力学性能和耐蚀性能。

（4）合金中Cu、Sb、Mn三元金属间化合物相的原子组成为Cu6MnSb3，显微硬度值为464，是合金中的强化相3。

锑青铜机械性能的提高在Sb-Zn-Pb青铜中加入Mn，不仅其组织得到明显细化，而具形成了Cu-Mn-Sb三元金属间化合物相，结果是合金的机械性能和耐磨性能提亮。Mn含量在2-4%为宜。

Zn-Sb-Pb青铜α相中存在着严重的树枝晶内偏析现象，细化锑青铜的组织，防止锑的偏析是提高锑青铜机械性能的主要措施。