專利名稱：一種高性能低錫青銅帶及其制備方法
技術領域：
本發明屬于化工冶金領域，涉及一種錫青銅帶及其制備方法，特別是一種高性能低錫青銅帶及其制備方法。
背景技術：
錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，用來生產形狀復雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件，錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中十分耐蝕，因此具有其他鑄件所不具有的優勢，具有廣泛的應用例如蒸汽鍋爐、海船零件等。常見的錫青銅有QSn6. 5-0. 1和C1591。其中，QSn6. 5-0. 1的成分包括錫6. 0 7. 0%、磷0. 10 0. 25%，余量為銅和雜質，其硬態帶抗拉強度為540 690N/mm2，延伸率彡8%。而C1591的成分是錫5. 5 7. 0%、磷0. 03 0. 35%，余量為銅和雜質，其硬態帶抗拉強度590 685N/mm2，延伸率> S0Z0o這些錫青銅的錫含量都高達7%，而錫的成本比較高，若為成本問題降低錫含量，又會造成錫青銅機械強度降低、延伸率下降的問題。

發明內容
本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種高性能低錫青銅帶及其制備方法，使得制得的錫青銅帶即具有較低的錫含量，又具有較好的機械強度和延伸率。本發明的目的可通過下列技術方案來實現一種高性能低錫青銅帶，其特征在于， 其各成分的質量分數如下錫4. 0 6. 5 %，磷0. 05 0. 15 %，鎳0. 08 0. 30 %，余量為銅和雜質，且所述雜
質的質量分數不大于0. 15%。本發明低錫青銅帶中的雜質為鉛、鐵、硅、鈹、鉍或鋁中的一種或多種。QSn6. 5-0. 1的化學成分為錫Sn 6. 0 7. 0 ；磷P 0. 10 0. 25 ；余量為銅和雜質， 且所述雜質的質量分數不大于0. 15%。本發明在QSn6. 5-0. 1銅的基礎上降低Sn的含量， 加入質量分數為0. 08 0. 30%的鎳，由于錫在銅中的固溶強化作用，加入Sn可以使合金的抗拉強度和伸長率有所增加。當錫量低于4. 0%時，則作為硬質點的相數量較少，因而錫青銅帶不抗磨；但是如果含錫量·過高，則最終產品錫青銅帶脆性大、硬度高，從而導致摩擦系數增大；另外含錫量過高，錫青銅帶成本也會增大。在合金中加入少量的鎳能使晶粒細化，提高錫青銅帶的力學性能、耐磨性和熱穩定性，彌補了錫減少引起的強度下降，鎳能無限溶于固溶體內，促使樹枝狀晶體發達，因而加入少量的鎳可減輕新型錫青銅中鉛的偏析， 有利于合金耐磨性的提高。另外還可以改善合金的補縮能力，減少厚斷面鑄件的疏松，從而提高錫青銅帶的耐水壓性能。作為優選，所述青銅帶的各成分的質量分數如下錫4. 5 5. 5 %，磷0. 08 0. 12%，鎳0. 10 0. 20%，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0. 1% ；所述的雜質中包括質量分數小于0. 05%的鐵。采用的青銅帶原料配比采用質量分數為0. 08 0. 12%的磷和雜質中的鐵形成Fe2P沉淀可以進一步改善了青銅帶的機械強度。
本發明另一個目的還提供一種高性能低錫青銅帶的制備方法，該方法包括以下步驟(1)按照如下質量分數的成分配制原料錫5.0 6.0%，磷0.08 0. 12%，鎳 0. 10 0. 20%，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0. ；在熔化爐中將配好的原料熔化；(2)將上述熔化的原料經過熔鑄后直接冷開坯，得到青銅帶卷坯；(3)將上述制得的青銅帶卷坯經過初次中間退火后中軋，然后對中軋后的青銅帶卷坯再次中間退火，然后精軋，得到青銅帶卷；(4)對上述制得的青銅帶卷依次經過低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。本發明步驟O)中直接冷開坯取消了帶坯均勻化退火，達到了節能和縮短生產流程的目的，步驟(3)中通過對青銅帶卷坯兩次中間退火、中軋和精軋，改變了合金的晶相， 使合金的韌性增加；同時合金的晶相中產生固溶強化，經過處理后的青銅帶強度獲得大幅度提高。作為優選，步驟(1)中所述雜質為鉛、鐵、硅、鈹、鉍或鋁中的一種或一種以上，所述的雜質中包括質量分數小于0. 05%的鐵。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，步驟(1)中在熔化爐內進行熔化的熔化溫度為1050 1240°C。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，步驟O)中熔鑄采用水平連鑄，鑄造溫度為1100 1200°c。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，所述水平連鑄的工藝參數為拉 12. 8 14. 8mm、停2. 5 3. 2s、反推1. 6 3. 2mm，鑄造速度為160 190mm/min，青銅帶卷坯出口溫度380 450°C。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，步驟(3)中兩次中間退火的退火溫度均為600 650°C，保溫3. 5 6小時。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，所述步驟(1)、步驟( 之間還包括步驟 00)將步驟(1)得到的原料攪拌、撈渣、取樣分析并調整成分，成分符合要求后將其轉入保溫爐內，所述保溫爐內原料的溫度為1090 1140°C。在上述的高性能低錫青銅帶的制備方法中，所述步驟( 得到的青銅帶卷坯厚度為14. 0 16. 5mm，所述步驟(3)中軋后的青銅帶卷坯厚度為5. 6 9. 2mm，精軋后的青銅帶卷坯厚度為0. 06 1. 2mm。與現有技術相比，本發明通過添加微量鎳來細化晶粒，解決了錫含量減少后降低機械強度的問題，使抗拉強度比QSn6. 5 0. 1更高。同時，采用直接冷開坯來取代傳統的均勻化退火，能夠有效地提高產品的機械性能和延伸率。而由于錫含量降低了 0.5%，使得每噸錫青銅能節省20千克的錫，明顯降低用戶的原料成本。
具體實施例方式以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
實施例1所要制備的高性能低錫青銅帶，其各成分的質量分數為錫5.0 5.5%，磷0.08 0. 12%，鎳0. 10 0. 20%，余量為銅和雜質，雜質包括均質量分數均不大于0. 02%的鉛、鐵和鋁。上述高性能低錫青銅帶的制備方法如下先配制原料，各成分的質量分數如上所述，然后將配好的原料放置到熔化爐中熔化，熔化爐內的溫度為1180°C 1200°C，保溫時間，1 2小時。。然后將熔化的原料進行熔鑄，熔鑄工藝采用水平連鑄，該工藝的參數為鑄造溫度為1150 1180°C、拉12. 8 14. 8mm、停2. 5 3. 2s、反推1. 6 3. 2mm,鑄造速度為 160 190mm/min，出口溫度380 450°C ；鑄造之后直接冷開坯，得到青銅帶卷坯，其厚度為 16. Omm0隨后，對青銅帶卷坯初次中間退火，退火溫度為600 650°C，保溫4. 5 5小時。 然后中軋，使青銅帶卷坯厚度減為8. 0 9. 0mm。而后對中軋后的青銅帶卷坯進行再次中間退火，退火溫度和保溫時間與初次中間退火相同。然后精軋，得到青銅帶卷，其厚度為 1. Omm0最后，對上述青銅帶卷依次進行低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。低溫熱處理可在鐘罩爐內進行，處理溫度為230°C，時長3小時；表面清洗鈍化在脫脂酸洗鈍化線上進行。實施例2所要制備的高性能低錫青銅帶，其各成分的質量分數如下錫6. 0 6. 5 %，磷0. 06 0. 08 %，鎳0. 08 0. 15 %，余量為銅和雜質，且所述雜質包括質量分數均不大于0. 02%的鉛、硅、鈹、鉍和鋁。上述高性能低錫青銅帶的制備方法如下先配制原料，各成分的質量分數如上所述，然后將配好的原料放置到熔化爐中熔化，熔化爐內的溫度為1120 1200°C。將原料攪拌撈渣，采用可逐層分析的直讀光譜分析儀進行分析，分析得出原料的各成分配比不合適后需要添加原材料重新調整成分，直到成分符合配方比例要求后將其轉入保溫爐內。保溫爐內的原料溫度為1140 1200°C，保溫時間2 3小時。然后將保溫的原料進行熔鑄，熔鑄工藝采用水平連鑄，該工藝的參數為鑄造溫度為1120 1150°C、拉12. 8 14. 8mm、停2. 5 3. 2s、反推1. 6 3. 2mm,鑄造速度為 160 190mm/min，出口溫度380 450°C ；鑄造之后直接冷開坯，得到青銅帶卷坯，其厚度為 14. Omm0隨后，對青銅帶卷坯初次中間退火，退火溫度為600 650°C，保溫4. 5 5小時。 然后中軋，使青銅帶卷坯厚度減為5. 6 7. 0mm。而后對中軋后的青銅帶卷坯進行再次中間退火，退火溫度和保溫時間與初次中間退火相同。然后精軋，得到青銅帶卷，其厚度為 0. 06mmo最后，對上述青銅帶卷依次進行低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。低溫熱處理可在鐘罩爐內進行，處理溫度為230°C，時長3小時；表面清洗鈍化在脫脂酸洗鈍化線上進行。
5
實施例3所要制備的高性能低錫青銅帶，其各成分的質量分數如下錫4. 0 5. 0 %，磷0. 08 0. 10 %，鎳0. 20 0. 25 %，余量為銅和雜質，且所述雜質包括質量分數均不大于0. 05%的鐵、鈹、鉍。上述高性能低錫青銅帶的制備方法如下先配制原料，各成分的質量分數如上所述，然后將配好的原料放置到熔化爐中熔化，熔化爐內的溫度為1120 1160°C。將原料攪拌撈渣，采用可逐層分析的直讀光譜分析儀進行分析，分析得出原料的各成分配比不合適后需要添加原材料重新調整成分，直到成分符合配方比例要求后將其轉入保溫爐內。保溫爐內的原料溫度為1100 1150°C，保溫時間3 4小時。然后將保溫的原料進行熔鑄，熔鑄工藝采用水平連鑄，該工藝的參數為鑄造溫度為1100 1130°C、拉12. 8 14. 8mm、停2. 5 3. 2s、反推1. 6 3. 2mm,鑄造速度為 160 190mm/min，出口溫度380 450°C ；鑄造之后直接冷開坯，得到青銅帶卷坯，其厚度為 14. Omm0隨后，對青銅帶卷坯初次中間退火，退火溫度為620 650°C，保溫3. 5 4. 5小時。然后中軋，使青銅帶卷坯厚度減為5. 6 7. Omm0而后對中軋后的青銅帶卷坯進行再次中間退火，退火溫度和保溫時間與初次中間退火相同。然后精軋，得到青銅帶卷，其厚度為 0. 06mmo最后，對上述青銅帶卷依次進行低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。低溫熱處理可在鐘罩爐內進行，處理溫度為230°C，時長3小時；表面清洗鈍化在脫脂酸洗鈍化線上進行。表1 本發明實施例1-3制備的低錫青銅帶成品機械性能
權利要求
1.一種高性能低錫青銅帶，其特征在于，其各成分的質量分數如下錫4. 0 6. 5 %，磷0. 05 0. 15 %，鎳0. 08 0. 30 %，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0. 15%。
2.根據權利要求1所述的高性能低錫青銅帶，其特征在于，其各成分的質量分數如下錫4. 5 5. 5 %，磷0. 08 0. 12 %，鎳0. 10 0. 20 %，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0.1%。
3.一種高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)按照如下質量分數的成分配制原料錫5.0 6. 0 %，磷0. 08 0. 12 %，鎳 0. 10 0. 20%，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0. ；在熔化爐中將配好的原料熔化；(2)將上述熔化的原料經過熔鑄后冷開坯，得到青銅帶卷坯；(3)將上述制得的青銅帶卷坯經過初次中間退火后中軋，然后對中軋后的青銅帶卷坯再次中間退火，然后精軋，得到青銅帶卷；(4)對上述制得的青銅帶卷依次經過低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。
4.根據權利要求3所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述雜質為鉛、鐵、硅、鈹、鉍、鋁中的一種或多種。
5.根據權利要求3或4所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，步驟(1)中原料在熔化爐內熔化時的溫度為1050°C -1240°C。
6.根據權利要求3所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，步驟( 中熔鑄采用水平連鑄，鑄造溫度為1100°C 1200°C。
7.根據權利要求6所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，所述水平連鑄的工藝參數為拉12. 8 14. 8mm、停2. 5 3. 2s、反推1. 6 3. 2mm,鑄造速度為160 190mm/min,青銅帶卷坯出口溫度380 450°C。
8.根據權利要求3所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，步驟C3)中兩次中間退火的退火溫度均為600 650°C，保溫3. 5 6小時。
9.根據權利要求3所述的高性能低錫青銅帶的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)、 步驟(2)之間還包括步驟(20)將步驟(1)得到的原料攪拌、撈渣、取樣分析并調整成分，成分符合要求后將其轉入保溫爐內，所述保溫爐內原料的溫度為1090 1140°C。
10.根據權利要求3所述的高性能低錫青銅帶的制備工藝，其特征在于，所述步驟(2) 得到的青銅帶卷坯厚度為14. 0 16. 5mm,所述步驟( 中軋后的青銅帶卷坯厚度為5. 6 9. 2mm，精軋后的青銅帶卷坯厚度為0. 06 1. 2mm。
全文摘要
本發明提供了一種高性能低錫青銅帶及其制備方法，屬于化工冶金領域。它解決了現有的青銅帶錫含量降低則機械性能也跟著降低的問題。該方法包括以下步驟(1)按照如下質量分數配制原料錫5.5～6.5％，磷0.06～0.12％，鎳0.10～0.20％，余量為銅和雜質，且所述雜質的質量分數不大于0.1％；在熔化爐中將配好的原料熔化；(2)利用所述熔化的原料進行熔鑄后冷開坯，得到青銅帶卷坯；(3)對所述青銅帶卷坯初次中間退火，然后中軋；隨后對中軋后的青銅帶卷坯再次中間退火，然后精軋，得到青銅帶卷；(4)對所述青銅帶卷依次進行低溫熱處理、表面清洗鈍化，最后拉彎矯得到高性能低錫青銅帶成品。本方法制得的青銅帶具有機械性能好且成本低的優點。
文檔編號C22F1/08GK102418002SQ20111029942
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月25日 優先權日2011年9月25日
發明者唐存國 申請人:寧波市鄞州錫青銅帶制品有限公司