一種高強(qiáng)度耐磨銅合金及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料。其特征在于包括以下質(zhì)量百分的化學(xué)成分：Cu?63.0~66.0%；Al?0.6~1.2%；Ni＜0.7%；Mn?1.6~2.4%；Fe?＜0.5%；Si0.8~1.3%；含量在0.1%以下的Pb；其余為Zn。本發(fā)明的高強(qiáng)度耐磨銅合金具有良好的綜合機(jī)械性能。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)度耐磨銅合金及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)一種高強(qiáng)度耐磨銅合金及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多元復(fù)雜銅合金材料具有優(yōu)異的綜合性能，廣泛用于機(jī)械、汽車等行業(yè)。隨著這些行業(yè)對(duì)材料性能要求的不斷提高，開發(fā)出具有良好的綜合機(jī)械性能，如較高的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，良好的塑性，可靠硬度，尤其是在高溫下具備較好性能的材料成為當(dāng)務(wù)之急。目前廣泛用于機(jī)械、汽車等行業(yè)的銅合金材料綜合機(jī)械性能有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種綜合性能好的黃銅材料。具體的說(shuō)是在銅鋅合金中添加適量的鋁、鎳、鐵、錳及硅，并進(jìn)行優(yōu)化組合，提出合理的含量以及制造工藝。
[0004]本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料，包括以下質(zhì)量百分的化學(xué)成分:Cu63.0~66.0% ；A1 0.7~1.2% ；Ni < 0.7% ；Mn 1.6~2.4% ；Fe < 0.5% ；Si 0.7~1.2% ； Pb< 0.1% ;余量為Zn ;其它< 0.3%。
[0005]本發(fā)明高強(qiáng)度耐磨銅合金的有效化學(xué)成分設(shè)計(jì)依據(jù)及限定含量范圍的理由如下:
Al:能在合金表面形成堅(jiān)固的氧化膜，提高合金對(duì)氣體、液體的耐腐蝕性，并提高黃銅的強(qiáng)度、硬度；
Mn:加入錳后可提高耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性及強(qiáng)度；
S1:可提高合金的強(qiáng)度、硬度、鑄造流動(dòng)性；
N1:提聞材料的強(qiáng)朝性。
[0006]本發(fā)明本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料做制造方法，使用1.5T中頻電爐制造，工藝步驟是:
①先在爐底加入200kg左右FM6804黃銅屑料，再加入電解銅銅板10(Tll0kg、鋁錠34~40kg、Cu-Mn中間合金(含錳量35%，剩余為含銅量)、Al_Fe中間合金(含鐵量35%，剩余為含鋁量)、Ν?2.2~2.4kg、Si3.4~3.6kg，升溫熔化，同時(shí)加入0.7~0.8kg的P-Cu中間合金(含磷量10-12%，剩余為含銅量)進(jìn)行脫氧，加木炭覆蓋，熔化溫度升至1100°C以上，盡量縮短熔煉時(shí)間，減少合金吸氣；
②當(dāng)爐中電解銅銅板完全熔化后，分批加入剩余的700kg左右FM6804黃銅屑料，確保完全熔化后，保溫5-10分鐘；保溫結(jié)束后，加入`剩下的電解銅銅板13(Tl40kg降溫，再加入剩余的0.7~0.8kg P-Cu中間合金和83~88kg鋅錠熔化后升溫沸騰2_3分鐘，加冰晶石，除渣；
③溫度調(diào)整至1090°C~1130°C后，進(jìn)行立式半連續(xù)鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長(zhǎng)度后使用1650T或2500T擠壓機(jī)擠壓到所需的管材尺寸。[0007]⑤再根據(jù)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)冷軋工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，滿足材料性能要求。
[0008]本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金及其制造方法的優(yōu)點(diǎn)是:
①通過(guò)對(duì)FM6804黃銅材料的化學(xué)成分控制保證鑄態(tài)組織為α+ β +強(qiáng)化相，具備較好的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)具備較好的熱態(tài)塑性變形能力，通過(guò)控制熔煉工藝減少鑄錠的夾雜，加入錳后可提高耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性及強(qiáng)度；加入硅可提高合金的強(qiáng)度、硬度、鑄造流動(dòng)性，同時(shí)錳和硅在銅基體中形成錳硅系金屬間化合物作為銅基體中的強(qiáng)化相出現(xiàn)提高了材料的耐磨性能；加入鎳提高材料的強(qiáng)韌性；
②通過(guò)使用擠壓工藝改變FM6804黃銅材料的鑄態(tài)組織，可以由鑄態(tài)的0-2級(jí)(粗大晶粒)變?yōu)閿D壓態(tài)的4 5級(jí)(較細(xì)小晶粒)，對(duì)其鑄態(tài)晶粒進(jìn)行破碎得到細(xì)小晶粒從而提聞其抗拉強(qiáng)度、硬度以及延伸率；
③通過(guò)使用冷軋工藝使得FM6804黃銅材料管材發(fā)生冷態(tài)塑性變形，使得該材料的強(qiáng)度、硬度得到進(jìn)一步提高，并且管材尺寸更為精確，降低后續(xù)的精加工加工余量；
④通過(guò)退火工藝使得FM6804黃銅材料管材塑性變形后的殘余應(yīng)力，避免管材開裂以及產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
[0009]
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例一
本發(fā)明本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料做制造方法，使用1.5Τ中頻電爐制造，工藝步驟是:
一種高強(qiáng)度耐磨復(fù)雜銅合金材料，其組分重量百分比如下:
Cu63%
Al1.2%
Mn2.4%
Si1%
Fe0.4%
Ni0.6%
Zn31.4%
①先在爐底加入200kgFM6804黃銅屑料，再加入電解銅銅板110kg、鋁錠0.7kg、Cu-Mn中間合金21.6kg (含錳量35%，剩余為含銅量)、A1-Fe中間合金4kg (含鐵量35%，剩余為含鋁量)、Nil.8kg、Si4.5kg，升溫熔化，同時(shí)加入0.7~0.8kg的P-Cu中間合金(含磷量10~12%，剩余為含銅量)進(jìn)行脫氧，加木炭覆蓋，熔化溫度升至1100°C以上，盡量縮短熔煉時(shí)間，減少合金吸氣；
②檢查爐中料完全熔化后除渣，加入0.1-0.5 kg P-Cu合金(磷銅合金)進(jìn)行脫氧，每隔20^30分鐘加入20(T250kg的FM6804黃銅屑料，確保完全熔化后，保溫5_10分鐘，保溫結(jié)束后，加入剩下的電解銅銅板105kg降溫，再加入剩余的0.7~0.8kg P-Cu中間合金和80kg鋅錠熔化后升溫沸騰2-3分鐘，加冰晶石，除渣；
③溫度調(diào)整至1090°C~1130°C后，進(jìn)行立式半連續(xù)鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長(zhǎng)度后使用1650T或2500T擠壓機(jī)擠壓到所需的管材尺寸。[0011]⑤再根據(jù)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)冷軋工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，滿足材料性能要求。
[0012]實(shí)施例二
本發(fā)明本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料做制造方法，使用1.5T中頻電爐制造，工藝步驟是:
一種高強(qiáng)度耐磨復(fù)雜銅合金材料，其組分重量百分比如下: Cu64%
Al1.0%
Mn2.0%
Si1.2%
Fe0.3%
Ni0.5%
Zn31.0%
①先在爐底加入200kgFM6804黃銅屑料，再加入電解銅銅板122kg、Cu_Mn中間合金8kg(含錳量35%，剩余為含銅量)、Ni0.6kg、Si7kg，升溫熔化，同時(shí)加入0.7~0.8kg的P-Cu中間合金(含磷量10-12%，剩余為含銅量)進(jìn)行脫氧，加木炭覆蓋，熔化溫度升至1100°C以上，盡量縮短熔煉時(shí)間，減少合金吸氣；
②檢查爐中料完全熔化后除渣，加入0.1~0.5 kg P-Cu合金(磷銅合金)進(jìn)行脫氧，每隔20^30分鐘加入20(T250kg的FM6804黃銅屑料，確保完全熔化后，保溫5_10分鐘，保溫結(jié)束后，加入剩下的電解銅銅板115kg降溫，再加入剩余的0.7~0.8kg P-Cu中間合金和80kg鋅錠熔化后升溫沸騰2-3分鐘，加冰晶石，除渣；
③溫度調(diào)整至1090°C~1130°C后，進(jìn)行立式半連續(xù)鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長(zhǎng)度后使用1650T或2500T擠壓機(jī)擠壓到所需的管材尺寸。
[0013]⑤再根據(jù)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)冷軋工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，滿足材料性能要求。
[0014]實(shí)施例三
本發(fā)明本發(fā)明一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料做制造方法，使用1.5T中頻電爐制造，工藝步驟是:
一種高強(qiáng)度耐磨復(fù)雜銅合金材料，其組分重量百分比如下:
Cu66.0%
Al1.1%
Mn1.8%
Si0.9%
Fe0.3%
Ni0.4%
Zn29.5%
①先在爐底加入200kgFM6804黃銅屑料，再加入電解銅銅板122kg、Nil.8kg、Si3.4kg，升溫熔化，同時(shí)加入0.7~0.8kg的P-Cu中間合金(含磷量10-12%，剩余為含銅量)進(jìn)行脫氧，加木炭覆蓋，熔化溫度升至1100°C以上，盡量縮短熔煉時(shí)間，減少合金吸氣；
②檢查爐中料完全熔化后除渣，加入0.1~0.5 kg P-Cu合金(磷銅合金)進(jìn)行脫氧，每隔20^30分鐘加入20(T250kg的FM6804黃銅屑料，確保完全熔化后，保溫5_10分鐘，保溫結(jié)束后，加入剩下的電解銅銅板127kg降溫，再加入剩余的0.7~0.8kg P-Cu中間合金和80kg鋅錠熔化后升溫沸騰2-3分鐘，加冰晶石，除渣；
③溫度調(diào)整至1090°C~1130°C后，進(jìn)行立式半連續(xù)鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長(zhǎng)度后使用1650T或2500T擠壓機(jī)擠壓到所需的管材尺寸。
[0015]⑤再根據(jù)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)冷軋工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，滿足材料性能要求。
[0016]取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析，化學(xué)成分和硬度結(jié)果見表1。
[0017]表1
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料，其特征在于包括以下質(zhì)量百分的化學(xué)成分:Cu63.0~66.0% ；A1 0.6~1.2% ；Ni < 0.7% ；Mn 1.6~2.4% ；Fe < 0.5% ； Si 0.8~1.3% ;其余為Zn。
2.一種高強(qiáng)度耐磨銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于其生產(chǎn)工藝流程為: ①先在爐底加入爐量200kg左右FM6804黃銅屑料，再加入電解銅銅板10(Tl10kg、鋁錠34~40kg、Cu-Mn中間合金(含錳量35%，剩余為含銅量)、Al_Fe中間合金(含鐵量35%，剩余為含鋁量)、Ni2.2~2.4kg、Si3.4~3.6kg，升溫熔化，同時(shí)加入0.7~0.8kg的P-Cu中間合金(含磷量10-12%，剩余為含銅量)進(jìn)行脫氧，加木炭覆蓋，熔化溫度升至1100°C以上，盡量縮短熔煉時(shí)間，減少合金吸氣； ②當(dāng)爐中電解銅銅板完全熔化后，分批加入剩余的700kg左右FM6804黃銅屑料，確保完全熔化后，保溫5-10分鐘；保溫結(jié)束后，加入剩下的電解銅銅板13(Tl40kg降溫，再加入剩余的0.7~0.8kg P-Cu中間合金和83~88kg鋅錠熔化后升溫沸騰2_3分鐘，加冰晶石，除渣； ③溫度調(diào)整至1090°C~1130°C后，進(jìn)行立式半連續(xù)鑄造； ④將鑄錠切斷至一定長(zhǎng)度后使用1650T或2500T擠壓機(jī)擠壓到所需的管材尺寸； ⑤再根據(jù)產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)冷軋工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力退火，滿足材料性能要求。
【文檔編號(hào)】C22C9/04GK103589903SQ201310357207
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】葉甲旺, 許軍剛, 姚聯(lián), 李重仲, 胡立杰 申請(qǐng)人:武漢泛洲中越合金有限公司