專利名稱：一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬加工領域技術，特別是一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法。
背景技術：
核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能，每千瓦時電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運輸量。例如，一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸。核電的另一個優勢是干凈、無污染，幾乎是零排放，對于發展迅速環境壓力較大的中國來說，再合適不過。中國正在加大能源結構調整力度。積極發展核電、風電、水電等清潔優質能源已刻不容緩。中國能源結構仍以煤炭為主體，清潔優質能源的比重偏低。鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作各個關鍵部件，要求使用各種高強高導銅合金，其壽命決定著核電設備的安全運行，隨著核電設備國產化的要求，相關銅合金的研制開發顯得日益緊迫，目前此材料均為國外進口。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法，滿足核電用鎳鉻硅青銅合金棒材或管材或型材的合金的需求，以銅為基通過添加鎳、硅、鉻等元素，達到高強、長壽命目的，滿足核電用材料要求。為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案
本發明的一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法，其特征在于鎳鉻硅青銅合金，化學成分質量百分比為M 1. 60 2· 5%、硅0. 5 0. 8%、鉻0. 10 0· 3%、銅余量、及不可避免的雜質總和^ 0. 25% ；其中雜質總和中鐵^ 0. 05%、錳^ 0. 05%、鉛^ 0. 01%、鋅^ 0. 05%、 錫^ 0. 02%、鋁^ 0. 01%、磷^ 0. 005%、鎂^ 0. 05% ；各組份之和為百分之百；
加工方法為配料一熔鑄一鋸切一加熱一水封擠壓一拉伸一退火一拉伸一成品時效退火一包裝入庫；其加工工藝關鍵在于配料、熔鑄、加熱、水封擠壓、拉伸、退火、拉伸及成品時效退火，余下為現有工藝，現分述如下 配料依據配方要求進行配料；
熔鑄采用中頻感應電爐進行熔煉，加料順序為電銅+ Ni+Si+ Cr+舊料，采用木炭覆蓋，熔煉出爐溫度為1250— 1350°C，Ni、Si、Cr投爐前要復稱，其中Cr為純金屬添加；采用煙灰覆蓋半連續紅錠鑄造，鑄造速度30 40 mm/min, 一次水壓力為20 60 Kpa, 二次水流量為20 40升/分鐘；
鋸切采用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；
加熱采用加熱爐對鋸切后的鑄錠進行加熱，加熱溫度870-920°C、加熱時間 1. 5-2. 5 小時；
水封擠壓采用油壓機及配套的擠壓模具對加熱后的鑄錠進行水封擠壓，擠壓速度20-40mm/s、擠壓比10-23、水封擠壓溫度850-900°C ；
拉伸采用拉伸機對水封擠壓后的棒材或管材或型材等坯料進行拉伸，拉伸速度 4-15m/min、拉伸系數1. 18-1. 26、拉伸道次12次；
退火采用退火爐對拉伸后的棒材或管材或型材等坯料進行中間退火，退火溫度 500-600°C、退火時間1. 5-3小時；
拉伸采用拉伸機對退火后的棒材或管材或型材等坯料進行最后道次的拉伸至成品規格，拉伸速度4-15m/min、拉伸系數1. 16-1. 25 ；
成品時效退火采用退火爐對各種拉伸成品進行成品時效退火，退火溫度 400-500°C、退火時間2-4小時；
鋸切可使用帶鋸切成品定尺，或在擠壓車間710快速鋸或慢速鋸上切成品定尺； 包裝入庫按合同要求對成品退火后的棒材或管材或型材進行包裝及入庫。鋸切工藝切成品定尺時可切好試樣，每批成品應取2個拉力試樣(Rm，RpO. 2，A)，2 個電阻率試樣。這些技術方案，包括改進的技術方案以及進一步改進的技術方案也可以互相組合或者結合，從而達到更好的技術效果。各添加元素在合金中的作用
添加鎳鎳在銅中無限互溶形成連續固溶體，銅-鎳合金具有好的耐蝕性、電學性能和中等強度、高塑性，能夠冷熱態壓力加工；若含量高于上限則增加生產成本，低于下限則起不到添加效果。添加硅硅在銅中室溫溶解度為2%，其沉淀強化效果很微弱，硅能提高銅的硬度和強度，不降低其加工塑性。硅青銅具有力學性能高、耐蝕、耐磨、焊接性能好、可冷熱態壓力加工等特性；若高于上限則降低合計綜合性能，低于下限則起不到添加作用。添加鉻鉻少量固溶于銅，能細化銅的晶粒，減弱易熔雜質的有害影響，改善銅的高溫塑性。鉻對銅的導電性和導熱性降低較少，含少量鉻的銅合金是良好的電工材料；若高于上限則大大增加工藝難度，若低于下限則起不到添加效果。通過采用上述技術方案，本發明具有以下的有益效果
本發明提供的鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作其各個關鍵部件，可以滿足使用各種高強高導銅合金要求，性能達到狀態為Y (硬);抗拉強度(Rm) ^ 600Mpa ；規定非比例延伸強度(RpO. 2)彡540Mpa ；伸長率(A)彡8% ；電阻率0. 045 0. 059 Ω .mm2/m0 其壽命也能滿足核電設備的安全運行，完全可以替代國外進口材料。
具體實施例方式下面結合實施例進一步進行說明本發明。本專利涉及的材料性能，如無特殊說明， 均是在GB/T228. 1-2010標準下的測試數據。實施例1 :QSiO. 6-2-0. 2型材，規格31X67型材
配料依據配方要求進行配料銅余量、鎳1. 60%、硅0. 5%、鉻0. 10%、及不可避免的雜質總和0. 23%構成，其中雜質總和中鐵0. 04%、錳0. 05%、鉛0. 005%、鋅:0. 05%、 錫0. 02%、鋁0. 01%、磷0. 005%、鎂0. 05% ；各組份之和為百分之百。熔鑄采用中頻感應電爐進行熔煉，加料順序為電銅+ Ni+Si+ Cr+舊料，采用木炭覆蓋，熔煉出爐溫度為1250°C，Ni、Si、Cr投爐前要復稱，其中Cr為純金屬添加；采用煙灰覆蓋半連續紅錠鑄造，鑄造速度30 mm/min，一次水壓力為40 Kpa，二次水流量為30升/分鐘；
鋸切采用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；
加熱采用加熱爐對鋸切后的鑄錠進行加熱，加熱溫度870°C、加熱時間1. 5小時； 水封擠壓采用油壓機及配套的擠壓模具對加熱后的鑄錠進行水封擠壓，擠壓速度 30mm/s、擠壓比18、水封擠壓溫度850°C ；
拉伸采用拉伸機對水封擠壓后的型材坯料進行拉伸，拉伸速度8m/min、拉伸系數 1.2、拉伸道次12次;
退火采用退火爐對拉伸后的型材坯料進行中間退火，退火溫度550°C、退火時間2 小時；
拉伸采用拉伸機對退火后的型材坯料進行最后道次的拉伸至成品規格，拉伸速度 10m/min、拉伸系數1. 2 ；
成品時效退火采用退火爐對拉伸成品進行成品時效退火，退火溫度450°C、退火時間3小時；
鋸切可使用帶鋸切成品定尺，或在擠壓車間710快速鋸或慢速鋸上切成品定尺。切成品定尺時可切好試樣，每批成品應取2個拉力試樣(Rm，RpO. 2，A)，2個電阻率試樣。包裝入庫按合同要求對成品退火后的型材進行包裝及入庫。本發明提供的鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作其各個關鍵部件， 可以滿足使用各種高強高導銅合金要求，性能達到狀態為Y (硬);抗拉強度(Rm):610Mpa ； 規定非比例延伸強度(RpO. 2):550Mpa;伸長率(A):8%;電阻率0. 05 Ω ·_2/πι。其壽命也能滿足核電設備的安全運行，完全可以替代國外進口材料。實施例2 規格φ 45mm棒材
配料依據配方要求進行配料銅余量、鎳2. 5%、硅0.8%、鉻0.3%、及不可避免的雜質總和0. 21%構成，其中雜質總和中鐵0. 05%、錳0. 04%、鉛0. 006%、鋅:0. 045%、 錫0. 01%、鋁0. 01%、磷0. 004%、鎂0. 045% ；各組份之和為百分之百。熔鑄采用中頻感應電爐進行熔煉，加料順序為電銅+ Ni+Si+ Cr+舊料，采用木炭覆蓋，熔煉出爐溫度為1350°C，Ni、Si、Cr投爐前要復稱，其中Cr為純金屬添加；采用煙灰覆蓋半連續紅錠鑄造，鑄造速度30 mm/min, 一次水壓力為30 Kpa, 二次水流量為20升/分鐘；
鋸切采用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；
加熱采用加熱爐對鋸切后的鑄錠進行加熱，加熱溫度920°C、加熱時間2. 5小時； 水封擠壓采用油壓機及配套的擠壓模具對加熱后的鑄錠進行水封擠壓，擠壓速度 20mm/s、擠壓比20、水封擠壓溫度900°C ；
拉伸采用拉伸機對水封擠壓后的棒材坯料進行拉伸，拉伸速度10m/min、拉伸系數 1. 18、拉伸道次10次;
退火采用退火爐對拉伸后的棒材坯料進行中間退火，退火溫度500°C、退火時間 1. 5小時；
拉伸采用拉伸機對退火后的棒材坯料進行最后道次的拉伸至成品規格，拉伸速度8m/min、拉伸系數1. 16 ；
成品時效退火采用退火爐對拉伸成品進行成品時效退火，退火溫度400°C、退火時間2小時；
鋸切可使用帶鋸切成品定尺，或在擠壓車間710快速鋸或慢速鋸上切成品定尺。切成品定尺時可切好試樣，每批成品應取2個拉力試樣(Rm，RpO. 2，A)，2個電阻率試樣。包裝入庫按合同要求對成品退火后的棒材進行包裝及入庫。本發明提供的鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作其各個關鍵部件， 可以滿足使用各種高強高導銅合金要求，性能達到狀態為Y (硬);抗拉強度(Rm):605Mpa ； 規定非比例延伸強度(RpO. 2):548Mpa;伸長率(A):9%;電阻率0. 045 Ω ·_2/πι。其壽命也能滿足核電設備的安全運行，完全可以替代國外進口材料。
實施例3 規格Φ 65 X 7. 25mm管材
配料依據配方要求進行配料銅余量、鎳2. 0%、硅0. 6%、鉻0. 2%、及不可避免的雜質總禾口 0. 20%構成，其中雜質總和中鐵0. 045%、錳0. 03%、鉛:0. 005%、鋅:0. 042%、 錫0. 018%、鋁0. 008%、磷0. 004%、鎂:0. 048% ；各組份之和為百分之百。熔鑄采用中頻感應電爐進行熔煉，加料順序為電銅+ Ni+Si+ Cr+舊料，采用木炭覆蓋，熔煉出爐溫度為1280°C，Ni、Si、Cr投爐前要復稱，其中Cr為純金屬添加；采用煙灰覆蓋半連續紅錠鑄造，鑄造速度40 mm/min, 一次水壓力為50 Kpa, 二次水流量為40升/分鐘；
鋸切采用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；
加熱采用加熱爐對鋸切后的鑄錠進行加熱，加熱溫度890°C、加熱時間2小時； 水封擠壓采用油壓機及配套的擠壓模具對加熱后的鑄錠進行水封擠壓，擠壓速度 40mm/s、擠壓比21、水封擠壓溫度870°C ；
拉伸采用拉伸機對水封擠壓后的管材坯料進行拉伸，拉伸速度15m/min、拉伸系數 1.26、拉伸道次13次；
退火采用退火爐對拉伸后的管材坯料進行中間退火，退火溫度600°C、退火時間3 小時；
拉伸采用拉伸機對退火后的管材坯料進行最后道次的拉伸至成品規格，拉伸速度 13m/min、拉伸系數1. 23 ；
成品時效退火采用退火爐對拉伸成品進行成品時效退火，退火溫度500°C、退火時間4小時；
鋸切可使用帶鋸切成品定尺，或在擠壓車間710快速鋸或慢速鋸上切成品定尺。切成品定尺時可切好試樣，每批成品應取2個拉力試樣(Rm，RpO. 2，A)，2個電阻率試樣。包裝入庫按合同要求對成品退火后的管材進行包裝及入庫。本發明提供的鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作其各個關鍵部件， 可以滿足使用各種高強高導銅合金要求，性能達到狀態為Y (硬);抗拉強度(Rm):615Mpa ； 規定非比例延伸強度(RpO. 2) :545Mpa ；伸長率(A) :8. 5% ；電阻率0. 058 Ω · mm2/m。其壽命也能滿足核電設備的安全運行，完全可以替代國外進口材料。
權利要求
1.一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法，其特征是鎳鉻硅青銅合金化學成分質量百分比為鎳1. 60 2· 5%、硅0. 5 0. 8%、鉻0. 10 0· 3%、銅余量、及不可避免的雜質總和 (0. 25% ；其中雜質總和中鐵彡0. 05%、錳彡0. 05%、鉛彡0. 01%、鋅彡0. 05%、錫 (0. 02%、鋁彡0. 01%、磷彡0. 005%、鎂彡0. 05% ；各組份之和為百分之百；加工方法為 配料一熔鑄一鋸切一加熱一水封擠壓一拉伸一退火一拉伸一成品時效退火一包裝入庫；具體步驟為配料依據配方要求進行配料；熔煉采用中頻感應電爐進行熔煉，加料順序為電銅+ Ni+Si+ Cr+舊料，采用木炭覆蓋，熔煉出爐溫度為1250-1350°C，Ni、Si、Cr投爐前要復稱，其中Cr為純金屬添加；鑄造采用煙灰覆蓋半連續紅錠鑄造，鑄造速度30 40 mm/min，一次水壓力為20 60 Kpa, 二次水流量為20 40升/分鐘； 鋸切采用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；加熱采用加熱爐對鋸切后的鑄錠進行加熱，加熱溫度870-920°C、加熱時間 1. 5-2. 5 小時；水封擠壓采用油壓機及配套的擠壓模具對加熱后的鑄錠進行水封擠壓，擠壓速度 20-40mm/s、擠壓比10-23、水封擠壓溫度850-900°C ；拉伸采用拉伸機對水封擠壓后的棒材或管材或型材等坯料進行拉伸，拉伸速度 4-15m/min、拉伸系數1. 18-1. 26、拉伸道次12次；退火采用退火爐對拉伸后的棒材或管材或型材坯料進行中間退火，退火溫度 500-600°C、退火時間1. 5-3小時；拉伸采用拉伸機對退火后的棒材或管材或型材坯料進行最后道次的拉伸至成品規格，拉伸速度4-15m/min、拉伸系數1. 16-1. 25 ；成品時效退火采用退火爐對各種拉伸成品進行成品時效退火，退火溫度 400-500°C、退火時間2-4小時；鋸切使用帶鋸切成品定尺，或在擠壓車間710快速鋸或慢速鋸上切成品定尺； 包裝入庫按合同要求對成品退火后的棒材或管材或型材進行包裝及入庫。
2.根據權利要求1所述鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法，其特征是鋸切成品定尺時切好試樣，每批成品取2個拉力試樣，2個電阻率試樣。
全文摘要
本發明介紹了一種鎳鉻硅青銅合金的加工工藝方法，合金化學成分為鎳1.60~2.5%、硅0.5~0.8%、鉻0.10~0.3%、不可避免的雜質總和≤0.25%，余量為銅；雜質中鐵≤0.05%、錳≤0.05%、鉛≤0.01%、鋅≤0.05%、錫≤0.02%、鋁≤0.01%、磷≤0.005%、鎂≤0.05%；制備方法為配料→熔鑄→鋸切→加熱→水封擠壓→拉伸→退火→拉伸→成品時效退火→包裝入庫。本方法提供的鎳鉻硅青銅作為核電設備的關鍵材料，用于制作其各個關鍵部件，可以滿足使用各種高強高導銅合金要求，其壽命也能滿足核電設備的安全運行，完全可以替代目前此材料的國外進口。
文檔編號C22C9/06GK102418003SQ20111037646
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者盧燕, 婁花芬, 孫永輝, 孫飛濤, 徐衛兵, 楊海麗, 游金閣, 謝致遙, 雷雨, 黃國興 申請人:中鋁洛陽銅業有限公司