一種高強度耐磨銅合金及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高強度耐磨銅合金材料。其特征在于包括以下質量百分的化學成分：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。本發明的高強度耐磨銅合金具有良好的綜合機械性能。
【專利說明】一種高強度耐磨銅合金及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種合金及其制備【技術領域】，具體地說一種高強度耐磨銅合金及其制造方法。
【背景技術】
[0002]多元復雜銅合金材料具有優異的綜合性能，廣泛用于機械、汽車等行業。隨著這些行業對材料性能要求的不斷提高，開發出具有良好的綜合機械性能，如較高的抗拉強度，屈服強度，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務之急。目前廣泛用于機械、汽車等行業的銅合金材料綜合機械性能有待進一步提高。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種綜合性能好的黃銅材料。具體的說是在銅鋅合金中添加適量的鋁、鎳、鐵、錳及硅，并進行優化組合，提出合理的含量以及制造工藝。
[0004]本發明一種高強度耐磨銅合金材料，包括以下質量百分的化學成分: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]本發明高強度耐磨銅合金的有效化學成分設計依據及限定含量范圍的理由如下:
Al:能在合金表面形成堅固的氧化膜，提高合金對氣體、液體的耐腐蝕性，并提高黃銅的強度、硬度；
Mn:加入錳后可提高耐腐蝕性、熱穩定性及強度；
S1:可提高合金的強度、硬度、鑄造流動性；
N1:提聞材料的強朝性。
[0006]本發明本發明一種高強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，盡量縮短熔煉時間，減少合金吸氣；
②當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溫度調整至1090°C~1130°C后，進行立式半連續鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長度后使用1650T或2500T擠壓機擠壓到所需的管材尺寸。[0007]⑤再根據產品尺寸設計冷軋工藝，并進行去應力退火，滿足材料性能要求。
[0008]本發明一種高強度耐磨銅合金及其制造方法的優點是:
①通過對FM6804黃銅材料的化學成分控制保證鑄態組織為α+ β +強化相，具備較好的強度和硬度，同時具備較好的熱態塑性變形能力，通過控制熔煉工藝減少鑄錠的夾雜，加入錳后可提高耐腐蝕性、熱穩定性及強度；加入硅可提高合金的強度、硬度、鑄造流動性，同時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化相出現提高了材料的耐磨性能；加入鎳提高材料的強韌性；
②通過使用擠壓工藝改變FM6804黃銅材料的鑄態組織，可以由鑄態的0-2級(粗大晶粒)變為擠壓態的4 5級(較細小晶粒)，對其鑄態晶粒進行破碎得到細小晶粒從而提聞其抗拉強度、硬度以及延伸率；
③通過使用冷軋工藝使得FM6804黃銅材料管材發生冷態塑性變形，使得該材料的強度、硬度得到進一步提高，并且管材尺寸更為精確，降低后續的精加工加工余量；
④通過退火工藝使得FM6804黃銅材料管材塑性變形后的殘余應力，避免管材開裂以及產生應力腐蝕。
[0009]
【具體實施方式】
[0010]實施例一
本發明本發明一種高強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:
一種高強度耐磨復雜銅合金材料，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溫度調整至1090°C~1130°C后，進行立式半連續鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長度后使用1650T或2500T擠壓機擠壓到所需的管材尺寸。[0011]⑤再根據產品尺寸設計冷軋工藝，并進行去應力退火，滿足材料性能要求。
[0012]實施例二
本發明本發明一種高強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:
一種高強度耐磨復雜銅合金材料，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溫度調整至1090°C~1130°C后，進行立式半連續鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長度后使用1650T或2500T擠壓機擠壓到所需的管材尺寸。
[0013]⑤再根據產品尺寸設計冷軋工藝，并進行去應力退火，滿足材料性能要求。
[0014]實施例三
本發明本發明一種高強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:
一種高強度耐磨復雜銅合金材料，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溫度調整至1090°C~1130°C后，進行立式半連續鑄造；
④將鑄錠切斷至一定長度后使用1650T或2500T擠壓機擠壓到所需的管材尺寸。
[0015]⑤再根據產品尺寸設計冷軋工藝，并進行去應力退火，滿足材料性能要求。
[0016]取樣進行化學成分分析，化學成分和硬度結果見表1。
[0017]表1
【權利要求】
1.一種高強度耐磨銅合金材料，其特征在于包括以下質量百分的化學成分: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。
2.一種高強度耐磨銅合金材料的生產方法，其特征在于其生產工藝流程為: 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，盡量縮短熔煉時間，減少合金吸氣； ②當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溫度調整至1090°C~1130°C后，進行立式半連續鑄造； ④將鑄錠切斷至一定長度后使用1650T或2500T擠壓機擠壓到所需的管材尺寸； ⑤再根據產品尺寸設計冷軋工藝，并進行去應力退火，滿足材料性能要求。
【文檔編號】C22C9/04GK103589903SQ201310357207
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】葉甲旺, 許軍剛, 姚聯, 李重仲, 胡立杰 申請人:武漢泛洲中越合金有限公司