一種錫青銅合金及利用該錫青銅合金制造管材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高Sn無(wú)Pb錫青銅合金、利用該錫青銅合金制造管材的方法及通 過(guò)該方法制造的管材。
【背景技術(shù)】
[0002] 錫青銅是WSn為主要合金元素的青銅，含錫量一般為3~14質(zhì)量％，其具有較高 的力學(xué)性能、耐磨性能和耐蝕性，易切削加工，針焊和焊接性能好，收縮系數(shù)小，無(wú)磁性等優(yōu) 點(diǎn)，廣泛用于彈性元件和耐磨零件的制造。
[0003] 現(xiàn)有的錫青銅材料為了實(shí)現(xiàn)改善切屑性能往往會(huì)添加化元素，但化及含化化合 物對(duì)人體有毒，攝取后主要膽存在骨骼內(nèi)，部分取代憐酸巧中的化，不易排出。中毒較深時(shí) 引起神經(jīng)系統(tǒng)損害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起鉛毒性腦病。因此，隨著環(huán)保意識(shí)的明顯提高，國(guó)內(nèi)外市 場(chǎng)日益要求開(kāi)發(fā)新型不含鉛元素的青銅合金。
[0004] 錫青銅的凝固范圍大，枝晶偏析嚴(yán)重；凝固時(shí)不易形成集中縮孔，體積收縮很??； 鑄錠中易出現(xiàn)Sn的逆偏析，嚴(yán)重時(shí)鑄錠表面可見(jiàn)到白色斑點(diǎn)β相析出），甚至出現(xiàn)富Sn顆 粒，運(yùn)種現(xiàn)象被稱(chēng)為錫汗（tinsweat)，運(yùn)導(dǎo)致了高Sn含量錫青銅的發(fā)展受到阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)0化]鑒于此，本發(fā)明人進(jìn)行了大量研究后提出，通過(guò)將傳統(tǒng)錫青銅中的Pb元素替換為Si元素，并提高Sn元素的含量，W-定比例配合化、Sn、Si、化成分，同時(shí)配合鑄造方法 和工藝條件的改進(jìn)可減輕高Sn含量錫青銅的逆偏析，在保證錫青銅的力學(xué)性能的前提下， 得到新型無(wú)化錫青銅合金。
[0006] 具體地，本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了所述發(fā)明目的：
[0007] 其具體生產(chǎn)步驟如下：
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種高Sn無(wú)Pb錫青銅合金，其由W下組分組 成：15-20質(zhì)量％的Sn、5-7質(zhì)量％的化、0. 8-2. 3質(zhì)量％的Si,余量為Cu及不可避免的雜 質(zhì)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種高Sn無(wú)化錫青銅合金，其中所述Si 的含量為0.8-1. 5質(zhì)量％。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種采用如上所述的高Sn無(wú)化錫青銅合金 制備管材的方法，其包括W下步驟：
[0011] 步驟一：按照上述配比稱(chēng)量電解銅、Sn、化、Si,并將其置于電爐內(nèi)，加熱至 1250-1300°C使其完全烙化，之后在下1200°C進(jìn)行保溫；
[0012] 步驟二：對(duì)完全烙融的合金烙體進(jìn)行充分?jǐn)埌韬?，在該合金烙體上面覆蓋高純度 鱗片狀石墨粉，并在1200°C下進(jìn)行保溫；
[0013] 步驟Ξ:保溫1. 2-1. 5小時(shí)后，檢測(cè)所述烙體成分W確定其是否符合要求，若不符 合要求，調(diào)整相應(yīng)的元素含量并再次檢測(cè)，直至所述烙體成分符合要求；
[0014] 步驟四：對(duì)確定所述烙體成分符合要求之后，并在1200°C下繼續(xù)保溫40-60分鐘， 并再次升溫至130(TC之后，開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法鑄制備空屯、合金 管材； 陽(yáng)01引步驟五：對(duì)銅管進(jìn)行擠壓前退火，退火溫度為150-180°c，退火時(shí)間為30-40分 鐘；
[0016] 步驟六：采用光錠機(jī)對(duì)退火后的毛巧銅管進(jìn)行表面加工后，采用2000噸雙動(dòng)擠壓 機(jī)對(duì)所述空屯、合金管材進(jìn)行多次擠壓，得到半成品空屯、錫青銅合金管材；
[0017] 步驟屯：對(duì)所述半成品空屯、錫青銅合金管材進(jìn)行裂痕及氣孔探傷，將不合格產(chǎn)品 甄別出將其回爐；
[0018] 步驟八：采用高精度車(chē)床對(duì)探傷完成后的合金管進(jìn)行表面車(chē)削加工并進(jìn)行切割和 去毛刺處理。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟一中的電爐為工頻電爐，并處于氣氣 氛保護(hù)下。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟二中進(jìn)行上述攬拌所采用的工具為 特制石墨工具。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟二中所述高純度鱗片狀石墨粉的厚 度為10-12畑1。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟四中所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為1 次/秒。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟五中進(jìn)行所述擠壓前退火采用的是 箱式退火爐。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，上述方法中，步驟五中進(jìn)行所述探傷采用的是超聲波 探傷儀。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種采用如上所述的高Sn無(wú)化錫青銅合金 材料，并通過(guò)如上所述的方法所制備的管材。
[00%] 本發(fā)明通過(guò)Si、Zn、Sn和化元素的配合使用，并結(jié)合鑄造、熱處理和加工工藝，克 服了Sn在錫青銅合金中容易逆偏析的缺陷，得到了一種力學(xué)性能優(yōu)異的高Sn無(wú)化錫青銅 合金，其可W替代傳統(tǒng)的含化錫青銅而使用。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的青銅合金管材的制備過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 具體地，本發(fā)明通過(guò)W下步驟獲得了如下表1所示的不同成分的青銅合金管材：
[0029] 步驟一：按照下表1所示的質(zhì)量配比將電解銅、Sn、化、Si置于氣氣氛保護(hù)下 的工頻電爐內(nèi)，加熱至1250-1300°C使其完全烙化后在1200°C下進(jìn)行保溫。
[0030] 步驟二：用特制石墨工具將完全烙化的合金烙體充分?jǐn)埌韬螅谄渖厦娓采w厚度 約為10-12cm的高純度鱗片狀石墨粉W防止其氧化并在1200°C下繼續(xù)保溫。
[0031] 步驟Ξ:保溫時(shí)間1. 2-1. 5小時(shí)后，用德國(guó)進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出 的樣品進(jìn)行Ξ到五次成分檢驗(yàn)，W確定其合金成分在考慮到誤差的情況下處于下表1規(guī)定 范圍之內(nèi)，如果不符合則調(diào)整元素含量重復(fù)此步驟直至成分符合要求。
[0032] 步驟四：在1200°C下進(jìn)一步保溫40-60分鐘后，重新升溫至1300°C，升溫的同時(shí)開(kāi) 啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，振動(dòng)頻率為1次/秒；采用水平連鑄方法鑄制成外徑為0160mm， 內(nèi)徑為080mm，長(zhǎng)度為500mm的空屯、合金管材。
[0033] 步驟五：用箱式退火爐對(duì)銅管進(jìn)行擠壓前退火，退火溫度為150-180°C，退火時(shí)間 為30-40分鐘，W消除鑄造應(yīng)力便于擠壓。
[0034] 步驟六：用光錠機(jī)對(duì)退火后的毛巧銅管進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔直徑0 155mm內(nèi)徑為085mm，長(zhǎng)度為500mm的空