[科普中國(guó)]-白色合金

白色合金又稱巴比合金，是含錫、鉛、銻和銅的白色合金，可用作軸套和軸承的抗摩金屬。巴比合金的軸承適用于溫度和壓力都不高的場(chǎng)合。這個(gè)合金是在中等硬度的基體上含有堅(jiān)硬的銅和銻，或鉛和銻的化合物的立方晶體。磨損使較軟的基體迅速地凹陷下去，而使硬的晶體暴露出來(lái)并承受載荷。硬的晶體暴露出的面積很小，因而減小了摩擦，下陷的基體則使?jié)櫥瑒┯锌赡茉谟驳木w間循環(huán)。1

簡(jiǎn)介又叫作巴比合金。根據(jù)化學(xué)成分一般有：錫白色合金，它是錫、銻、銅的合金。鉛白色合金，它是以鉛為主體的鉛銻鋼。它是由巴比所發(fā)明的，所以就叫白色合金。它是一種易熔的軸承合金，它的特點(diǎn)是在軟的基體上分布著硬的小質(zhì)點(diǎn)，并有很強(qiáng)的耐熱性能，但因強(qiáng)度低，不能作自受載荷的結(jié)構(gòu)。通常是澆鑄在鑄鐵或青銅的軸套上。錫白色合金在大負(fù)荷合高速度下工作發(fā)熱很少，制空氣壓縮機(jī)、離心機(jī)等。此外還有含鈣、鋇、鍶、鎳的鉛白色合金用途更廣。2

鉛錫白色合金的生產(chǎn)錫基和鉛基的耐磨合金稱做白色合金或巴比特合金，一般用于澆鑄軸承或軸瓦。

生產(chǎn)鉛白色合金時(shí)可用各種廢合金、中間合金、準(zhǔn)備合金和原生金屬作原料。所用的鉛廢料含錫應(yīng)不低于0.2%，含銻不低于0.3%。

由于鉛及其合金廢料的化學(xué)成分不同，一般須先將原料（鉛和白色合金廢料、含錫廢料、合金屑、印刷合金等）熔煉形成準(zhǔn)備合金。測(cè)定它的化學(xué)成分后就可作為熔煉所需化學(xué)成分白色合金的配料。

準(zhǔn)備合金通常在生鐵鍋、鼓風(fēng)爐或反射爐中進(jìn)行熔煉。熔煉時(shí)以木炭作覆蓋熔劑，以磨細(xì)的瀝青作還原劑準(zhǔn)備合金的熔煉工藝為：將容量為3t的合金坩堝在電阻爐中加熱后，加入粗硬鉛和15-20kg木炭。粗鉛熔化后，加入瀝青，并攪拌熔體至產(chǎn)出干浮渣為止。除去干浮渣，將白色合金舊料、鉛舊料、合金屑加入坩堝中，并攪拌合金熔體。當(dāng)坩堝充滿合金時(shí)，加熱至550~600℃，在坩堝里裝上攪拌器和離心泵后，將熔體在帶式鑄錠機(jī)上進(jìn)行澆鑄。

當(dāng)熔煉含有銅、鎳、碲和其他成分的鉛錫白色合金時(shí)，因這些成分難熔或易氧化，所以不能以純態(tài)加入配料中，而需先將這些成分預(yù)先煉成中間合金。為生產(chǎn)所需牌號(hào)的含鉛錫白色合金，把準(zhǔn)備合金、中間合金、再生或原生錫和銻加入坩堝電阻爐中熔煉。其配比按爐料各組成的化學(xué)成分計(jì)算。

白色合金生產(chǎn)過(guò)程中包括兩個(gè)基本作業(yè)：加料和調(diào)整合金成分。加料作業(yè)過(guò)程中將最難熔的爐料組分熔化成為液態(tài)熔體；調(diào)整合金成分過(guò)程中將合金成分調(diào)整到所規(guī)定的成分標(biāo)準(zhǔn)范圍。

例如生產(chǎn)牌號(hào)B16的白色合金（其化學(xué)成分（%）為：Sb15~17，Cu1.5-2.0，Sn15-17，余量為Pb），爐料大致成分（%）為：Sn15.7，Sb16.5，Cu1.76，余為鉛；生產(chǎn)BH白色合金的爐料成分（%）為：Sn9.55，Sb14.10，Cu1.77，Ni0.50，As0.72，Cd0.60，余為鉛。鉛錫合金很容易偏析，所以應(yīng)加適量的銅。因?yàn)殂~與錫和銻都生成穩(wěn)定的金屬間化合物Cu2Sn、CuSn、Cu2Sb，合金冷卻時(shí)，這些金屬間化合物呈初晶形態(tài)析出，形成合金骨架，能防止密度小的品體上浮。合金在溫度為360~400℃時(shí)進(jìn)行澆鑄，這時(shí)要不斷攪拌合金，以保證組分均勻。生產(chǎn)白色合金的原料包括錫、銻、砷、鎘各種中間合金、準(zhǔn)備合金，還包括各工序的返料（浮渣、濺料、廢品）。3

鈣白色合金的生產(chǎn)鈣白色合金的化學(xué)成分（%）為：Ca 0.85~1.15，Na 0.6~0.9，余量為Pb。生產(chǎn)時(shí)，往鉛中加入金屬鈣，此時(shí)鈣與鉛生成PbCa晶體，它構(gòu)成了白色合金中的硬化組分，此組分在軸承中承受著主要負(fù)荷。為提高合金機(jī)體的強(qiáng)度，還往鉛中加金屬鈉。鈉與鉛生成晶粒很細(xì)的化合物Na2Pb5，它均勻分布于鉛中。

再生鈣白色合金可用含鈉-鈣的舊合金和廢料以及各種再生鉛原料生產(chǎn)。其雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)含量（%）為：Bi 0.1，Sn 0.25，Mg 0.02，其他雜質(zhì)0.3，因此只能用含銻不超過(guò)0.3%的軟鉛舊料作原料。工業(yè)實(shí)踐中生產(chǎn)含鈣白色合金有三種方法，即氯化鈣法、金屬鈣法和電解法，在此僅介紹金屬鈣法。

金屬鈣法是把金屬鈣加入熔融鉛中，然后再加入金屬鈉。生產(chǎn)設(shè)備由上、下兩口鍋組成。上部鍋中熔化含雜質(zhì)最低的鉛，并在800℃下將一半渣鉛放入下部鍋中。按每噸合金加鈣13.5~14kg計(jì)算，將金屬鈣也加入下部鍋中。鉛與鈣生成金屬間化合物Pb3Ca，其反應(yīng)很強(qiáng)烈，并放出大量的熱。因此應(yīng)將鈣加入鉛的下部以減少鈣的燒損。然后再將上部鍋中的鉛（在350~370℃下）放到下部鍋內(nèi)的二元合金中，以降低Pb-Ca二元合金的溫度。按每噸合金加7~8kg計(jì)算，將金屬鈉加入已降溫的合金中，同時(shí)將合金強(qiáng)烈攪拌。過(guò)程中要求先加鈣后加鈉，否則因鉛與鈣劇烈反應(yīng)而使鈉受到損失。此法的缺點(diǎn)是生成大量含鉛高的浮渣。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所