CN102418002A

CN102418002A - 一种高性能低锡青铜带及其制备方法

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Publication number: CN102418002A
Application number: CN2011102994215A
Authority: CN
Inventors: 唐存国
Original assignee: Ningbo City Yinzhou Tin-Bronze Band Products Co Ltd
Current assignee: Ningbo City Yinzhou Tin-Bronze Band Products Co Ltd
Priority date: 2011-09-25
Filing date: 2011-09-25
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-25
Also published as: CN102418002B

Abstract

本发明提供了一种高性能低锡青铜带及其制备方法，属于化工冶金领域。它解决了现有的青铜带锡含量降低则机械性能也跟着降低的问题。该方法包括以下步骤：(1)按照如下质量分数配制原料：锡5.5～6.5％，磷0.06～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；在熔化炉中将配好的原料熔化；(2)利用所述熔化的原料进行熔铸后冷开坯，得到青铜带卷坯；(3)对所述青铜带卷坯初次中间退火，然后中轧；随后对中轧后的青铜带卷坯再次中间退火，然后精轧，得到青铜带卷；(4)对所述青铜带卷依次进行低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。本方法制得的青铜带具有机械性能好且成本低的优点。

Description

一种高性能低锡青铜带及其制备方法

技术领域

本发明属于化工冶金领域，涉及一种锡青铜带及其制备方法，特别是一种高性能低锡青铜带及其制备方法。

背景技术

锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，因此具有其他铸件所不具有的优势，具有广泛的应用例如蒸汽锅炉、海船零件等。

常见的锡青铜有QSn6.5-0.1和C1591。其中，QSn6.5-0.1的成分包括锡6.0～7.0％、磷0.10～0.25％，余量为铜和杂质，其硬态带抗拉强度为540～690N/mm²，延伸率≥8％。而C1591的成分是锡5.5～7.0％、磷0.03～0.35％，余量为铜和杂质，其硬态带抗拉强度590～685N/mm²，延伸率≥8％。这些锡青铜的锡含量都高达7％，而锡的成本比较高，若为成本问题降低锡含量，又会造成锡青铜机械强度降低、延伸率下降的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高性能低锡青铜带及其制备方法，使得制得的锡青铜带即具有较低的锡含量，又具有较好的机械强度和延伸率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高性能低锡青铜带，其特征在于，其各成分的质量分数如下：

锡4.0～6.5％，磷0.05～0.15％，镍0.08～0.30％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.15％。

本发明低锡青铜带中的杂质为铅、铁、硅、铍、铋或铝中的一种或多种。

QSn6.5-0.1的化学成分为锡Sn：6.0～7.0；磷P：0.10～0.25；余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.15％。本发明在QSn6.5-0.1铜的基础上降低Sn的含量，加入质量分数为0.08～0.30％的镍，由于锡在铜中的固溶强化作用，加入Sn可以使合金的抗拉强度和伸长率有所增加。当锡量低于4.0％时，则作为硬质点的相数量较少，因而锡青铜带不抗磨；但是如果含锡量·过高，则最终产品锡青铜带脆性大、硬度高，从而导致摩擦系数增大；另外含锡量过高，锡青铜带成本也会增大。在合金中加入少量的镍能使晶粒细化，提高锡青铜带的力学性能、耐磨性和热稳定性，弥补了锡减少引起的强度下降，镍能无限溶于固溶体内，促使树枝状晶体发达，因而加入少量的镍可减轻新型锡青铜中铅的偏析，有利于合金耐磨性的提高。另外还可以改善合金的补缩能力，减少厚断面铸件的疏松，从而提高锡青铜带的耐水压性能。

作为优选，所述青铜带的各成分的质量分数如下：锡4.5～5.5％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；所述的杂质中包括质量分数小于0.05％的铁。采用的青铜带原料配比采用质量分数为0.08～0.12％的磷和杂质中的铁形成Fe2P沉淀可以进一步改善了青铜带的机械强度。

本发明另一个目的还提供一种高性能低锡青铜带的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)：按照如下质量分数的成分配制原料：锡5.0～6.0％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；在熔化炉中将配好的原料熔化；

(2)：将上述熔化的原料经过熔铸后直接冷开坯，得到青铜带卷坯；

(3)：将上述制得的青铜带卷坯经过初次中间退火后中轧，然后对中轧后的青铜带卷坯再次中间退火，然后精轧，得到青铜带卷；

(4)对上述制得的青铜带卷依次经过低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。

本发明步骤(2)中直接冷开坯取消了带坯均匀化退火，达到了节能和缩短生产流程的目的，步骤(3)中通过对青铜带卷坯两次中间退火、中轧和精轧，改变了合金的晶相，使合金的韧性增加；同时合金的晶相中产生固溶强化，经过处理后的青铜带强度获得大幅度提高。作为优选，步骤(1)中所述杂质为铅、铁、硅、铍、铋或铝中的一种或一种以上，所述的杂质中包括质量分数小于0.05％的铁。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(1)中在熔化炉内进行熔化的熔化温度为1050～1240℃。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(2)中熔铸采用水平连铸，铸造温度为1100～1200℃。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述水平连铸的工艺参数为拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，青铜带卷坯出口温度380～450℃。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(3)中两次中间退火的退火温度均为600～650℃，保温3.5～6小时。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述步骤(1)、步骤(2)之间还包括步骤(20)：

将步骤(1)得到的原料搅拌、捞渣、取样分析并调整成分，成分符合要求后将其转入保温炉内，所述保温炉内原料的温度为1090～1140℃。

在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述步骤(2)得到的青铜带卷坯厚度为14.0～16.5mm，所述步骤(3)中轧后的青铜带卷坯厚度为5.6～9.2mm，精轧后的青铜带卷坯厚度为0.06～1.2mm。

与现有技术相比，本发明通过添加微量镍来细化晶粒，解决了锡含量减少后降低机械强度的问题，使抗拉强度比QSn6.5～0.1更高。同时，采用直接冷开坯来取代传统的均匀化退火，能够有效地提高产品的机械性能和延伸率。而由于锡含量降低了0.5％，使得每吨锡青铜能节省20千克的锡，明显降低用户的原料成本。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

所要制备的高性能低锡青铜带，其各成分的质量分数为：

锡5.0～5.5％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，杂质包括均质量分数均不大于0.02％的铅、铁和铝。

上述高性能低锡青铜带的制备方法如下：

先配制原料，各成分的质量分数如上所述，然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为1180℃～1200℃，保温时间，1～2小时。。

然后将熔化的原料进行熔铸，熔铸工艺采用水平连铸，该工艺的参数为铸造温度为1150～1180℃、拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，出口温度380～450℃；铸造之后直接冷开坯，得到青铜带卷坯，其厚度为16.0mm。

随后，对青铜带卷坯初次中间退火，退火温度为600～650℃，保温4.5～5小时。然后中轧，使青铜带卷坯厚度减为8.0～9.0mm。而后对中轧后的青铜带卷坯进行再次中间退火，退火温度和保温时间与初次中间退火相同。然后精轧，得到青铜带卷，其厚度为 1.0mm。

最后，对上述青铜带卷依次进行低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。低温热处理可在钟罩炉内进行，处理温度为230℃，时长3小时；表面清洗钝化在脱脂酸洗钝化线上进行。

实施例2

所要制备的高性能低锡青铜带，其各成分的质量分数如下：

锡6.0～6.5％，磷0.06～0.08％，镍0.08～0.15％，余量为铜和杂质，且所述杂质包括质量分数均不大于0.02％的铅、硅、铍、铋和铝。

上述高性能低锡青铜带的制备方法如下：

先配制原料，各成分的质量分数如上所述，然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为1120～1200℃。将原料搅拌捞渣，采用可逐层分析的直读光谱分析仪进行分析，分析得出原料的各成分配比不合适后需要添加原材料重新调整成分，直到成分符合配方比例要求后将其转入保温炉内。保温炉内的原料温度为1140～1200℃，保温时间2～3小时。

然后将保温的原料进行熔铸，熔铸工艺采用水平连铸，该工艺的参数为铸造温度为1120～1150℃、拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，出口温度380～450℃；铸造之后直接冷开坯，得到青铜带卷坯，其厚度为14.0mm。

随后，对青铜带卷坯初次中间退火，退火温度为600～650℃，保温4.5～5小时。然后中轧，使青铜带卷坯厚度减为5.6～7.0mm。而后对中轧后的青铜带卷坯进行再次中间退火，退火温度和保温时间与初次中间退火相同。然后精轧，得到青铜带卷，其厚度为0.06mm。

实施例3

所要制备的高性能低锡青铜带，其各成分的质量分数如下：

锡4.0～5.0％，磷0.08～0.10％，镍0.20～0.25％，余量为铜和杂质，且所述杂质包括质量分数均不大于0.05％的铁、铍、铋。

上述高性能低锡青铜带的制备方法如下：

先配制原料，各成分的质量分数如上所述，然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为1120～1160℃。将原料搅拌捞渣，采用可逐层分析的直读光谱分析仪进行分析，分析得出原料的各成分配比不合适后需要添加原材料重新调整成分，直到成分符合配方比例要求后将其转入保温炉内。保温炉内的原料温度为1100～1150℃，保温时间3～4小时。

然后将保温的原料进行熔铸，熔铸工艺采用水平连铸，该工艺的参数为铸造温度为1100～1130℃、拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，出口温度380～450℃；铸造之后直接冷开坯，得到青铜带卷坯，其厚度为14.0mm。

随后，对青铜带卷坯初次中间退火，退火温度为620～650℃，保温3.5～4.5小时。然后中轧，使青铜带卷坯厚度减为5.6～7.0mm。而后对中轧后的青铜带卷坯进行再次中间退火，退火温度和保温时间与初次中间退火相同。然后精轧，得到青铜带卷，其厚度为0.06mm。

表1：本发明实施例1-3制备的低锡青铜带成品机械性能

从表1可以看出：本发明通过添加微量镍来细化晶粒，解决了锡含量减少后降低机械强度的问题，使抗拉强度比QSn6.5～0.1更高。同时，采用直接冷开坯来取代传统的均匀化退火，能够有效地提高产品的机械性能和延伸率。而由于锡含量降低了0.5％，使得每吨锡青铜能节省20千克的锡，明显降低了用户的原料成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了原料、熔铸、带卷等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种高性能低锡青铜带，其特征在于，其各成分的质量分数如下：

2.根据权利要求1所述的高性能低锡青铜带，其特征在于，其各成分的质量分数如下：

锡4.5～5.5％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％。

3.一种高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(2)：将上述熔化的原料经过熔铸后冷开坯，得到青铜带卷坯；

4.根据权利要求3所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述杂质为铅、铁、硅、铍、铋、铝中的一种或多种。

5.根据权利要求3或4所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，步骤(1)中原料在熔化炉内熔化时的温度为1050℃-1240℃。

6.根据权利要求3所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，步骤(2)中熔铸采用水平连铸，铸造温度为1100℃～1200℃。

7.根据权利要求6所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，所述水平连铸的工艺参数为拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，青铜带卷坯出口温度380～450℃。

8.根据权利要求3所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，步骤(3)中两次中间退火的退火温度均为600～650℃，保温3.5～6小时。

9.根据权利要求3所述的高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)之间还包括步骤(20)：

10.根据权利要求3所述的高性能低锡青铜带的制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)得到的青铜带卷坯厚度为14.0～16.5mm，所述步骤(3)中轧后的青铜带卷坯厚度为5.6～9.2mm，精轧后的青铜带卷坯厚度为0.06～1.2mm。