[科普中国]-白色合金

白色合金又称巴比合金，是含锡、铅、锑和铜的白色合金，可用作轴套和轴承的抗摩金属。巴比合金的轴承适用于温度和压力都不高的场合。这个合金是在中等硬度的基体上含有坚硬的铜和锑，或铅和锑的化合物的立方晶体。磨损使较软的基体迅速地凹陷下去，而使硬的晶体暴露出来并承受载荷。硬的晶体暴露出的面积很小，因而减小了摩擦，下陷的基体则使润滑剂有可能在硬的晶体间循环。1

简介又叫作巴比合金。根据化学成分一般有：锡白色合金，它是锡、锑、铜的合金。铅白色合金，它是以铅为主体的铅锑钢。它是由巴比所发明的，所以就叫白色合金。它是一种易熔的轴承合金，它的特点是在软的基体上分布着硬的小质点，并有很强的耐热性能，但因强度低，不能作自受载荷的结构。通常是浇铸在铸铁或青铜的轴套上。锡白色合金在大负荷合高速度下工作发热很少，制空气压缩机、离心机等。此外还有含钙、钡、锶、镍的铅白色合金用途更广。2

铅锡白色合金的生产锡基和铅基的耐磨合金称做白色合金或巴比特合金，一般用于浇铸轴承或轴瓦。

生产铅白色合金时可用各种废合金、中间合金、准备合金和原生金属作原料。所用的铅废料含锡应不低于0.2%，含锑不低于0.3%。

由于铅及其合金废料的化学成分不同，一般须先将原料（铅和白色合金废料、含锡废料、合金屑、印刷合金等）熔炼形成准备合金。测定它的化学成分后就可作为熔炼所需化学成分白色合金的配料。

准备合金通常在生铁锅、鼓风炉或反射炉中进行熔炼。熔炼时以木炭作覆盖熔剂，以磨细的沥青作还原剂准备合金的熔炼工艺为：将容量为3t的合金坩埚在电阻炉中加热后，加入粗硬铅和15-20kg木炭。粗铅熔化后，加入沥青，并搅拌熔体至产出干浮渣为止。除去干浮渣，将白色合金旧料、铅旧料、合金屑加入坩埚中，并搅拌合金熔体。当坩埚充满合金时，加热至550~600℃，在坩埚里装上搅拌器和离心泵后，将熔体在带式铸锭机上进行浇铸。

当熔炼含有铜、镍、碲和其他成分的铅锡白色合金时，因这些成分难熔或易氧化，所以不能以纯态加入配料中，而需先将这些成分预先炼成中间合金。为生产所需牌号的含铅锡白色合金，把准备合金、中间合金、再生或原生锡和锑加入坩埚电阻炉中熔炼。其配比按炉料各组成的化学成分计算。

白色合金生产过程中包括两个基本作业：加料和调整合金成分。加料作业过程中将最难熔的炉料组分熔化成为液态熔体；调整合金成分过程中将合金成分调整到所规定的成分标准范围。

例如生产牌号B16的白色合金（其化学成分（%）为：Sb15~17，Cu1.5-2.0，Sn15-17，余量为Pb），炉料大致成分（%）为：Sn15.7，Sb16.5，Cu1.76，余为铅；生产BH白色合金的炉料成分（%）为：Sn9.55，Sb14.10，Cu1.77，Ni0.50，As0.72，Cd0.60，余为铅。铅锡合金很容易偏析，所以应加适量的铜。因为铜与锡和锑都生成稳定的金属间化合物Cu2Sn、CuSn、Cu2Sb，合金冷却时，这些金属间化合物呈初晶形态析出，形成合金骨架，能防止密度小的品体上浮。合金在温度为360~400℃时进行浇铸，这时要不断搅拌合金，以保证组分均匀。生产白色合金的原料包括锡、锑、砷、镉各种中间合金、准备合金，还包括各工序的返料（浮渣、溅料、废品）。3

钙白色合金的生产钙白色合金的化学成分（%）为：Ca 0.85~1.15，Na 0.6~0.9，余量为Pb。生产时，往铅中加入金属钙，此时钙与铅生成PbCa晶体，它构成了白色合金中的硬化组分，此组分在轴承中承受着主要负荷。为提高合金机体的强度，还往铅中加金属钠。钠与铅生成晶粒很细的化合物Na2Pb5，它均匀分布于铅中。

再生钙白色合金可用含钠-钙的旧合金和废料以及各种再生铅原料生产。其杂质标准含量（%）为：Bi 0.1，Sn 0.25，Mg 0.02，其他杂质0.3，因此只能用含锑不超过0.3%的软铅旧料作原料。工业实践中生产含钙白色合金有三种方法，即氯化钙法、金属钙法和电解法，在此仅介绍金属钙法。

金属钙法是把金属钙加入熔融铅中，然后再加入金属钠。生产设备由上、下两口锅组成。上部锅中熔化含杂质最低的铅，并在800℃下将一半渣铅放入下部锅中。按每吨合金加钙13.5~14kg计算，将金属钙也加入下部锅中。铅与钙生成金属间化合物Pb3Ca，其反应很强烈，并放出大量的热。因此应将钙加入铅的下部以减少钙的烧损。然后再将上部锅中的铅（在350~370℃下）放到下部锅内的二元合金中，以降低Pb-Ca二元合金的温度。按每吨合金加7~8kg计算，将金属钠加入已降温的合金中，同时将合金强烈搅拌。过程中要求先加钙后加钠，否则因铅与钙剧烈反应而使钠受到损失。此法的缺点是生成大量含铅高的浮渣。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所