專利名稱：一種鎳鉻硅青銅合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬加工領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種鎳鉻硅青銅合金材料。
背景技術(shù)：
核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能，每千瓦時(shí)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(yùn)輸量。例如，一座100萬(wàn)千瓦的火電站每年耗煤三四百萬(wàn)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(gè)優(yōu)勢(shì)是干凈、無(wú)污染，幾乎是零排放，對(duì)于發(fā)展迅速環(huán)境壓力較大的中國(guó)來(lái)說(shuō)，再合適不過(guò)。中國(guó)正在加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，積極發(fā)展核電、風(fēng)電、水電等清潔優(yōu)質(zhì)能源已刻不容緩。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主體，清潔優(yōu)質(zhì)能源的比重偏低。鎳鉻硅青銅作為核電設(shè)備的關(guān)鍵材料，用于制作各個(gè)關(guān)鍵部件，要求使用各種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金，其壽命決定著核電設(shè)備的安全運(yùn)行，隨著核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的要求，相關(guān)銅合金的研制開發(fā)顯得日益緊迫，目前此材料均為國(guó)外進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鎳鉻硅青銅合金材料，可以提供核電用鎳鉻硅青銅合金棒材或管材或型材的合金，以銅為基通過(guò)添加鎳、硅、鉻等元素，達(dá)到高強(qiáng)、長(zhǎng)壽命目的，滿足核電用材料要求；打破國(guó)外技術(shù)壟斷，增加國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種鎳鉻硅青銅合金材料，合金的化學(xué)成分質(zhì)量組成為鎳1. 6(Γ2. 5%、硅 0. 5 0. 8%、鉻0. 10 0· 3%、銅為余量，不可避免的雜質(zhì)總和彡0. 25% ；雜質(zhì)中鐵^ 0. 05%、 猛彡 0. 05%、鉛彡 0. 01%、鋅彡 0. 05%、錫彡 0. 02%、鋁彡 0. 01%、磷彡 0. 005%、鎂 ^ 0. 05% ；各組份之和為百分之百。各添加元素在合金中的作用
添加鎳鎳在銅中無(wú)限互溶形成連續(xù)固溶體，銅-鎳合金具有好的耐蝕性、電學(xué)性能和中等強(qiáng)度、高塑性，能夠冷熱態(tài)壓力加工；若含量高于上限則增加生產(chǎn)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(qiáng)化效果很微弱，硅能提高銅的硬度和強(qiáng)度，不降低其加工塑性。硅青銅具有力學(xué)性能高、耐蝕、耐磨、焊接性能好、可冷熱態(tài)壓力加工等特性；若高于上限則降低合計(jì)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(xì)化銅的晶粒，減弱易熔雜質(zhì)的有害影響，改善銅的高溫塑性。鉻對(duì)銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)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。采用的加工工藝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(shí)效退火一包裝入庫(kù)；其關(guān)鍵在于配料工藝，材料加工工藝分述如下
配料依據(jù)配方質(zhì)量配比要求進(jìn)行銅合金成分配料鎳1. 6(Γ2. 5%、硅0. 5^0. 8%、鉻0.10 0· 3%、銅余量、及不可避免的雜質(zhì)總和^ 0. 25% ；其中雜質(zhì)總和中鐵彡0. 05%、 猛彡 0. 05%、鉛彡 0. 01%、鋅彡 0. 05%、錫彡 0. 02%、鋁彡 0. 01%、磷彡 0. 005%、鎂 ^ 0. 05% ；各組份之和為百分之百；
熔鑄采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，加料順序?yàn)殡娿~+ 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(fù)稱，其中Cr為純金屬添加；鑄造采用煙灰覆蓋半連續(xù)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(duì)鑄錠進(jìn)行頭尾鋸切；
加熱采用加熱爐對(duì)鋸切后的鑄錠進(jìn)行加熱，加熱溫度870 920 °C、加熱時(shí)間
1.5 2. 5小時(shí)；
水封擠壓采用油壓機(jī)及配套的擠壓模具對(duì)加熱后的鑄錠進(jìn)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(jī)對(duì)水封擠壓后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行拉伸，拉伸速度4 15m/min、拉伸系數(shù)1. 18 1. 26、拉伸道次8 14次；
退火采用退火爐對(duì)拉伸后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行中間退火，退火溫度 500 600°C、退火時(shí)間1. 5 3小時(shí)；
拉伸采用拉伸機(jī)對(duì)退火后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行最后道次的拉伸至成品規(guī)格，拉伸速度4 15m/min、拉伸系數(shù)1. 16 1. 25 ；
成品時(shí)效退火采用退火爐對(duì)各種拉伸成品進(jìn)行成品時(shí)效退火，退火溫度400 500°C、退火時(shí)間2 4小時(shí)；
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(shí)可切好試樣，每批成品應(yīng)取2個(gè)拉力試樣(Rm，RpO. 2，A)，2個(gè)電阻率試樣； 包裝入庫(kù)按合同要求對(duì)成品退火后的棒材或管材或型材進(jìn)行包裝及入庫(kù)。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果
本發(fā)明的一種鎳鉻硅青銅合金材料，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，增強(qiáng)了國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平， 提供一種滿足涉及核電用鎳鉻硅青銅合金棒材或管材或型材的銅合金，性能達(dá)到狀態(tài)為 Y (硬);抗拉強(qiáng)度(Rm)彡600Mpa ；規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度(RpO. 2)彡540Mpa ；伸長(zhǎng)率(A)彡8% ； 電阻率0. 045 0. 059 Ω · mm2/m，完全可以替代進(jìn)口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明本發(fā)明。本專利涉及的材料力學(xué)性能，如無(wú)特殊說(shuō)明，均是在GB/T228. 1-2010標(biāo)準(zhǔn)下的測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)施例1-3的加工方法均為
配料依據(jù)配方質(zhì)量配比要求進(jìn)行銅合金成分配料；
熔鑄采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，加料順序?yàn)殡娿~+ 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(fù)稱，其中Cr為純金屬添加；鑄造采用煙灰覆蓋半連續(xù)紅錠鑄造，鑄造速度35 mm/min，一次水壓力為50 Kpa，二次水流量為30升/ 分鐘；
鋸切采用鋸床對(duì)鑄錠進(jìn)行頭尾鋸切；加熱采用加熱爐對(duì)鋸切后的鑄錠進(jìn)行加熱，加熱溫度890°C、加熱時(shí)間2小時(shí)； 水封擠壓采用油壓機(jī)及配套的擠壓模具對(duì)加熱后的鑄錠進(jìn)行水封擠壓，擠壓速度 30mm/S、擠壓比18、水封擠壓溫度890°C ；
拉伸采用拉伸機(jī)對(duì)水封擠壓后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行拉伸，拉伸速度8m/ min、拉伸系數(shù)1. 20、拉伸道次:12次;
退火采用退火爐對(duì)拉伸后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行中間退火，退火溫度 550°C、退火時(shí)間:2小時(shí);
拉伸采用拉伸機(jī)對(duì)退火后的棒材或管材或型材等坯料進(jìn)行最后道次的拉伸至成品規(guī)格，拉伸速度:8m/min、拉伸系數(shù):1. 20 ；
成品時(shí)效退火采用退火爐對(duì)各種拉伸成品進(jìn)行成品時(shí)效退火，退火溫度450°C、退火時(shí)間3小時(shí)；
鋸切使用帶鋸切成品定尺，或；切成品定尺時(shí)可切好試樣，每批成品取2個(gè)拉力試樣 (Rm, RpO. 2，A)，2個(gè)電阻率試樣。實(shí)施例1 =QSiO. 6-2-0. 2 型材，規(guī)格:31X67mm
配料依據(jù)合同要求進(jìn)行銅合金成分配比銅余量、鎳1. 60%、硅0. 5%、鉻0. 10%、 及不可避免的雜質(zhì)總和0. 23%構(gòu)成，其中雜質(zhì)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。實(shí)施例2 φ 45mm棒材
配料依據(jù)合同要求進(jìn)行銅合金成分配比銅余量、鎳2. 5%、硅0.8%、鉻0.3%、 及不可避免的雜質(zhì)總和0. 21%構(gòu)成，其中雜質(zhì)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。實(shí)施例3 :Φ65X 7. 25mm 管材:
配料依據(jù)合同要求進(jìn)行銅合金成分配比銅余量、鎳2. 0%、硅0. 6%、鉻0. 2%、 及不可避免的雜質(zhì)總和0. 20%構(gòu)成，其中雜質(zhì)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。
權(quán)利要求
1. 一種鎳鉻硅青銅合金材料，其特征是合金的化學(xué)成分質(zhì)量組成為鎳1. 6(Γ2. 5%、 硅0. 5^0. 8%、鉻0. 1(Γθ. 3%、銅為余量，不可避免的雜質(zhì)總和彡0. 25% ；雜質(zhì)中鐵 彡 0. 05%、猛彡 0. 05%、鉛彡 0. 01%、鋅彡 0. 05%、錫彡 0. 02%、鋁彡 0. 01%、磷 彡0. 005%、鎂^ 0. 05% ；各組份之和為百分之百。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種鎳鉻硅青銅合金材料，組成為鎳1.60~2.5%、硅0.5~0.8%、鉻0.10~0.3%、銅為余量，不可避免的雜質(zhì)總和≤0.25%；雜質(zhì)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%。加工工藝為配料→熔鑄→鋸切→加熱→水封擠壓→拉伸→退火→拉伸→成品時(shí)效退火→包裝入庫(kù)。本發(fā)明的材料打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，抗拉強(qiáng)度(Rm)≥600Mpa；規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2≥540Mpa；伸長(zhǎng)率(A)≥8%；電阻率0.045~0.059Ω·mm2/m，可替代進(jìn)口。
文檔編號(hào)C22C9/06GK102418004SQ20111037646
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者盧燕, 婁花芬, 孫永輝, 孫飛濤, 徐衛(wèi)兵, 楊海麗, 游金閣, 謝致遙, 雷雨, 黃國(guó)興 申請(qǐng)人:中鋁洛陽(yáng)銅業(yè)有限公司