CN102489535A - 一种白铜毛细管的高效制备加工方法 - Google Patents

Abstract

一种采用连续定向凝固后续拉拔加工的白铜毛细管高效制备加工方法，属于金属材料加工技术领域。采用连续定向凝固方法制备内外表面光亮、具有连续柱状晶组织、冷加工性能优良的白铜管材，然后直接进行拉拔加工，无需表面处理和中间退火，高效制备毛细管材。方法为，将连续定向凝固外径为5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm、内外表面光亮的白铜管材直接进行先有芯拉拔后空拉拔的多道次拉拔加工，最终获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的白铜毛细管。本发明直接采用精密连铸小尺寸薄壁管材进行拉拔加工，工艺流程短，生产效率高；管材内外表面光亮，拉拔加工过程中无金属屑等粘附管材表面现象，毛细管壁厚均匀，表面光亮、无划伤，可保证毛细管在扩口时不易开裂。

Description

一种白铜毛细管的高效制备加工方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别是提供了一种白铜毛细管的高效制备加工方法。

背景技术

铜合金管材按规格可分为：大直径管(外径≥φ80.0mm)、中直径管(外径φ30.0～80.0mm)、小直径管(外径φ3.0～30.0mm)和毛细管(外径≤φ3.0mm)。其中，铜合金毛细管的一般规格范围为(外径×壁厚，下同)φ0.5～3.0mm×0.1～0.5mm。白铜是一类重要的铜合金，具有优异的耐海水腐蚀、抗海洋生物附着和良好的热导率等性能，广泛地应用于海滨电站、石油化工、船舶和海水淡化等领域。由于白铜合金具有明显的性能优势，白铜毛细管作为海洋工程、舰船等领域仪器仪表用关键材料具有广泛的应用前景。随着我国海洋工业的迅速发展，白铜毛细管的市场需求量逐年递增。

白铜毛细管是铜加工业中生产难度较大的高技术产品，除直径小加工难度大外，还要求内外表面清洁且极其光滑，表面粗糙度Ra≤0.2μm[见：钟卫佳，马可定，吴维治.铜加工技术实用手册.北京：冶金工业出版社，2007：P1148]。现有白铜毛细管的加工方法主要有：①将半连续铸造实心铸锭热挤压成管坯后进行冷轧，然后带芯头拉拔，再进行多道次空拉至成品；②将普通连铸(冷型连铸)管坯铣面后进行轧制，然后带芯头拉拔，再经多道次空拉至成品。这两种方法的共同特点是工艺繁杂，流程长，成材率低。此外，方法①由于白铜合金半连续实心铸锭质量较差，在后续轧制和拉拔加工过程中，需要酸洗、退火和扒皮等多道工序[见：曾宪金.BFel0-1-1白铜管生产工艺.甘肃有色金属，1994，(1)：33-35]，大大增加了能耗和生产成本、降低了成材率。由于高温挤压易粘铜使管坯表面产生较严重的重皮、夹层和深划沟等缺陷，降低了管坯表面质量，影响后续拉拔加工。方法②由于在工业生产环境下轧管机经常轧制不同的金属材料，润滑油不经常更换，轧制过程中易混入金属碎屑，影响毛细管表面质量，并有可能造成管坯划伤。由于普通连铸时径向散热显著，所得白铜铸坯组织为发达的径向柱状晶组织，这种径向生长的柱状晶组织不利于轧制、拉拔时的轴向延展变形，导致加工性能下降，拉拔道次加工率低，加工道次增多，降低了生产效率。

发明者等人开发的连续定向凝固生产管坯，然后直接盘拉的方法，是一种适合于小直径精密管材的短流程制备工艺[见：谢建新，娄花芬，王自东等.铜及铜合金精密管材短流程制备工艺.中国发明专利，ZL200710065281.9，2009-6-10]。由于该发明技术采用较大尺寸连铸管坯(外径15.0～50.0mm、壁厚1.0～5.0mm)进行拉拔加工，较适合于制备外径大于4.0mm的小直径管材[见：李耀群，易茵菲编著.现代铜盘管生产技术.北京：冶金工业出版社，2005：P10]。而对于外径小于3.0mm的毛细管，对管材内外表面光洁度和壁厚精度要求极高，采用较大尺寸的管坯生产毛细管将导致退火工序、酸洗工序和总加工工序增加，显著影响毛细管的成材率和内表面质量，因而该工艺难以满足高效制备高质量毛细管的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有白铜毛细管加工过程中存在的加工性能差、拉拔道次加工率低、加工道次多、生产效率低的问题，提供一种短流程、低成本的白铜毛细管制备方法。

本发明具体方法为：采用连续定向凝固方法制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm且内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的白铜小直径薄壁管材，不经任何表面处理和中间退火，直接进行多道次大变形量拉拔加工，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的白铜毛细管；大变形量拉拔加工包括有芯拉拔和空拉拔；大变形量的拉拔道次加工率在1.35～1.60之间。

本发明的具体实施步骤为：

步骤1.连续定向凝固制备小直径薄壁白铜管材，工艺为：将质量百分比为9.0～32.0％的电解镍、质量百分比＜1.5％的纯铁、质量百分比＜1.2％的电解锰和余量无氧铜在1200～1350℃下熔化，采用下拉式或上引式连续定向凝固设备，以10～100mm/min的拉坯速度制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm的白铜管材。

步骤2.经1～5道次带芯头的有芯拉拔，进行拉拔道次加工率在1.35～1.60之间的大变形量减壁、减径，使管材尺寸达到外径5.0mm、壁厚1.0mm以下；

步骤3.经1～9道次空拉，拉拔道次加工率在1.35～1.60之间，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的白铜毛细管。

本发明的优点在于：

1)与传统毛细管加工方法相比，采用精密连铸生产小尺寸薄壁管材，然后直接拉拔加工，总冷加工率可达99％，无需表面处理和中间退火，有利于大幅度缩短流程，提高生产效率，提高成材率，降低成本。

2)利用连续定向凝固管材具有连续柱状晶组织，其冷加工延伸变形能力显著优于各种铸造和变形组织管坯的特点，有利于提高道次加工率，减少加工道次。

3)利用连续定向凝固管材具有光亮的内外表面，有利于获得表面质量优良的毛细管。

4)白铜毛细管拉拔加工过程中无切断、退火、酸洗等工序，可有效防止金属屑和其它异物粘附管材表面，有利于保证内表面质量。管材壁厚均匀，不易产生划伤等缺陷，可保证毛细管在扩口时不易开裂。

具体实施方式

实施例1：尺寸为φ3.0mm×0.5mm的BFe10-1-1白铜毛细管的加工方法。

将纯度为99.99％电解镍、99.9％纯铁、99.95％电解锰和99.99％无氧铜按Ni 10.0％、Fe 1.0％、Mn 0.5％、Cu余量的质量百分比配比在1250℃下熔化，采用下拉式在专用连续定向凝固设备上以100mm/min的拉坯速度制备出φ12.0×2.0mm的内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的白铜管材。将光亮的小直径薄壁白铜管直接进行带芯头盘拉，经6道次拉拔成φ5.0mm×0.45mm的管材，再经3道次空拉成φ3.0mm×0.5mm的毛细管。拉拔道次加工率在1.35～1.60之间。润滑油为矿物油。

实施例2：尺寸为φ1.5×0.3mm的BFe30-1-1白铜毛细管的加工方法。

将纯度为99.99％电解镍、99.9％纯铁、99.95％电解锰和99.99％无氧铜按Ni 31.0％、Fe 0.8％、Mn 1.0％、Cu余量的质量百分比配比在1350℃下熔化，采用下拉式在专用连续定向凝固设备上以50mm/min的拉坯速度制备出φ10.0×1.0mm的白铜管，经5道次带芯盘拉成φ5.0mm×0.3mm的管材，再经5道次芯杆拉拔成φ1.5×0.3mm的毛细管。拉拔道次加工率在1.35～1.60之间。润滑油为矿物油。

实施例3：尺寸为φ0.5mm×0.1mm的B19白铜毛细管的加工方法。

将纯度为99.99％电解镍和99.99％无氧铜按Ni 20.0％和Cu 80.0％的质量百分比配比在1300℃下熔化，采用下拉式在专用连续定向凝固设备上以80mm/min的拉坯速度制备出φ5.0×1.0mm的白铜管，经3道次带芯拉拔成φ4.0mm×0.3mm的管材，再经9道次芯杆拉拔成φ0.5mm×0.1mm的毛细管。拉拔道次加工率在1.35～1.60之间。润滑油为矿物油。

Claims (1)

1.一种白铜毛细管的高效制备加工方法，其特征是采用连续定向凝固方法制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm且内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的白铜小直径薄壁管材，不经任何表面处理和中间退火，直接进行多道次大变形量拉拔加工，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的白铜毛细管；大变形量拉拔加工包括有芯拉拔和空拉拔；大变形量的拉拔道次加工率在1.35～1.60之间；具体实施步骤为：

步骤1. 连续定向凝固制备小直径薄壁白铜管材，工艺为：将质量百分比为9.0～32.0％的电解镍、质量百分比<1.5％的纯铁、质量百分比<1.2％的电解锰和余量无氧铜在1200～1350°C下熔化，采用下拉式或上引式连续定向凝固设备，以10～100mm/min的拉坯速度制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm的白铜管材；

步骤2. 经1～5道次带芯头的有芯拉拔，进行拉拔道次加工率在1.35～1.60之间的大变形量减壁、减径，使管材尺寸达到外径5.0mm、壁厚1.0mm以下；

步骤3. 经1～9道次空拉，拉拔道次加工率在1.35～1.60之间，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的白铜毛细管。