CN103567711B - 一种银镁镍合金摩擦环的制备方法 - Google Patents

一种银镁镍合金摩擦环的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种银镁镍合金摩擦环的制备方法,包括以下步骤:清洗真空中频感应炉炉壁和原材料,将原材料进行破碎、脱气处理,在真空度为5~10Pa的条件下熔炼得到银镍中间合金,再用银片包覆镁,用银丝将其绑于坩埚上端,熔炼得到银镁镍合金铸锭,用稀硫酸溶液去铸锭表面氧化膜,将成分和内部、表面都合格的铸锭进行加工,板材轧制开坯后用液压机压平,棒材则冷锻或热锻多次,达到其硬度要求,采用线切割和铣床分别将板材和棒材加工成毛胚环,车床加工到成品尺寸,采用超声波和X射线无损检测进行产品内部质量检测。通过该方法得到的银镁镍合金摩擦环产品表面光洁平整,无裂纹、起皮、及腐蚀变色等缺陷。

Description

一种银镁镍合金摩擦环的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种银镁镍合金摩擦环的制备方法,特别提供了一种制备高质量、高 性能、高标准银镁镍摩擦环的方法。
背景技术
[0002] 银镁镍合金具有"内氧化"特性,内氧化后具有良好的弹性、导电性、导热性、耐腐 蚀性、密封性,其硬度稳定且不可逆(即内氧化后其硬度不随温升而变化)等优点被优选为 航天运载火箭氢氧泵密封耐磨材料。
[0003] 目前,国内该材料只有丝、片材制品,对于环状制品还仅处于初步试制阶段,问题 主要在于环状制品尺寸较大,在加工过程中较难保证合金环各处化学成分的均匀性,且容 易出现夹杂、缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分层等缺陷,熔炼后合金铸锭及加工后合金的内部缺 陷较难控制,较难达到高品质、高标准的要求,同时批量稳定性较差,尤其力学性能偏差较 大。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种银镁镍合金摩擦环的制备方法,针对大尺寸加工件银 镁镍摩擦环制品各处的成分控制问题以及在加工过程中存在的缺陷,通过优化熔炼技术, 提高铸锭质量,尽量避免夹杂、缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分层等缺陷的密集出现,从而保证 产品质量和技术要求,满足使用需求。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种银镁镍合金摩擦环的制备方法,该方法包括以下步骤:
[0007] 1)清洁真空中频感应炉炉壁,确保炉内无其它金属或污染物;
[0008] 2)以银、镁、镍为原材料,将银、镍破碎后放在稀硫酸中浸泡0.5h,而后用铜丝刷 刷去表面污物,清水冲净,用丙酮或酒精脱水后,风干备用;
[0009] 3)将原材料银、镍分别放入真空中频感应炉的高纯石墨坩埚中,进行真空熔炼、除 气处理;
[0010] 4)将除气处理后的银和镍放入高纯石墨坩埚中,熔炼得到银镍中间合金,真空度 为5~IOPa ;
[0011] 5)将银镍中间合金放入高纯石墨坩埚中,用银片包裹镁,并用直径为3. 0~3. 5_ 的银丝将其绑于坩埚上端,熔炼得到银镁镍合金的板材铸锭或棒材铸锭,熔炼时的真空度 为5~10Pa,控制银镁镍合金中合金成分的质量百分含量为:镁0. 18~0. 26%;镍0. 25~ 0. 31% ;余量为银;
[0012] 6)铸锭出炉后,用15wt%的稀硫酸水溶液洗去表面的氧化膜,用铜丝刷清洗反应 物,用水冲洗,晾干备用;
[0013] 7)将铸锭取样做化学成分分析,并将化学成分的质量百分含量符合:Mg 0. 18~ 0· 26 % ;Ni 0· 25 ~0· 31 % ;Pb 彡 0· 005 % ;Sb 彡 0· 003 % ;Fe 彡 0· 01 % ;Cu 彡 0· 01 % ; Bi < 0.005 %,所含杂质的总含量不大于0.1 %的铸锭进行超声波无损检测,选取合格铸 锭,进行下一步加工;
[0014] 8)将板材铸锭进行轧制,道次变形量在10%左右,总变形量30% ;然后将板材用 四柱液压机压平;棒材铸锭则采用冷锻或热锻的方法进行压力加工,得到的棒材总变形控 制在60%~70%,道次变形量控制在5%~10%,锻造过程中保证坯料圆柱表面圆整而光 滑;
[0015] 9)将轧制好的板材或者锻造好的棒材进行超声波无损检测,选择符合条件的板材 或棒材,然后将板材或棒材分别通过线切割和铣床加工成毛胚环,最后都通过车床加工至 成品尺寸;
[0016] 10)对成品进行超声波和X射线无损检测,选择合格成品。
[0017] 所述步骤8)中,棒材铸锭采取冷锻时,高度总变形小于70% ;采用热锻时,锻造需 墩粗-压长-墩粗-压长,反复1-2次。
[0018] 由于镁的沸点为1060°c,而镍的熔点为1455°C,因此本发明在制备银镁镍合金铸 锭过程中,先熔炼得到银镍中间合金,从而能降低银镁镍合金的熔炼温度,为了防止镁挥发 而无法加入中间合金中,从而影响合金成分,将镁用银片包裹。另外须严格控制合金中杂质 的含量,以有效地保证银镁镍合金铸锭的成分均匀、无明显夹杂、气孔等缺陷,从而保证产 品进一步加工前的产品质量。本发明原材料中的杂质的重量百分含量须控制在以下范围 内:Pb 彡 0· 005% ;Sb 彡 0· 003% ;Fe 彡 0· 01 % ;Cu 彡 0· 01 % ;Bi 彡 0· 005%,所含杂质的 总含量不大于〇. 1%。
[0019] 在所述步骤4)和步骤5)中,装料时避免产生架桥现象。
[0020] 所述步骤8)中得到的板材或棒材的显微维氏硬度值为55~IOOHv即达到硬度要 求。
[0021] 本发明的优点在于:
[0022] 本发明选择合理的银镁镍合金铸锭的熔炼方法,有效地保证了银镁镍合金铸锭的 成分均匀、无明显夹杂、气孔等缺陷,从而保证产品进一步加工前的产品质量;并通过选取 合适的加工工艺有效控制轧制或者锻造过程中所造成的缺陷,最终银镁镍合金摩擦环产品 表面光洁平整,无裂纹、起皮、及腐蚀变色等缺陷,并通过超声波检测技术及X射线检测技 术检测成品内部不存在缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分层等缺陷,同时保证其显微维氏硬度值 不小于55Hv,不大于ΙΟΟΗν。
具体实施方式
[0023] 以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。
[0024] 实施例1
[0025] 制备AgMgO. 24NiO. 29银镁镍合金摩擦环,其中各合金成分的重量百分含量为:Mg 0. 24% ;Ni 0. 29%,余量为Ag,具体步骤如下:
[0026] 1)清洁真空中频感应炉熔炼炉壁,确保炉内无其它金属或污染物。
[0027] 2)将银、镍破碎后放在稀硫酸中浸泡0. 5h,而后用铜丝刷刷去表面污物,清水冲 净,用丙酮或酒精脱水后,风干。
[0028] 3)将银、镍放入真空中频感应炉的高纯石墨坩埚中进行熔炼、除气。
[0029] 4)将脱气后的银、镍放入高纯石墨坩埚中,在真空度为5~IOPa的条件下熔炼得 到银镍中间合金。
[0030] 5)将银镍中间合金放入高纯石墨坩埚中,用银片包镁,并用直径为3. 0~3. 5_的 银丝将其绑于坩埚上端,在真空度为5~IOPa的条件下熔炼得到银镁镍合金棒材。
[0031] 6)棒材铸锭出炉后,用15%的稀硫酸水洗去表面氧化膜,铜丝刷清洗反应物,用 水冲洗,晾干备用。
[0032] 7)取样做化学成分分析,分析结果如表1所示。
[0033] 表 1
[0034]
Figure CN103567711BD00051
[0035] 8)进行超声波无损检测,铸锭成分均匀、内部无明显夹杂、气孔等缺陷,可进行下 一步加工。
[0036] 9)采取冷锻,从高280mm墩粗至85mm,硬度为76Hv。
[0037] 10)进行超声波无损检测,内部不存在缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分层等缺陷,可加 工成品。
[0038] 11)通过铣床加工成毛胚环,通过车床加工至成品尺寸,表面光洁平整,无裂纹、起 皮、及腐蚀变色等缺陷。
[0039] 12)对成品进行超声波和X射线无损检测,内部不存在缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分 层等缺陷,产品满足使用需求。
[0040] 实施例2
[0041] 制备AgMgO. 24NiO. 29银镁镍合金摩擦环,其中各合金成分的重量百分含量为:Mg 0. 26% ;Ni 0. 30%,余量为Ag,具体步骤如下:
[0042] 1)清洁真空中频感应炉熔炼炉壁,确保炉内无其它金属或污染物。
[0043] 2)将银、镍破碎后放在去油剂中浸泡0. 5h,而后用铜丝刷刷去表面污物,清水冲 净,风干。
[0044] 3)将银、镍放入真空中频感应炉的不同石墨坩埚中进行熔炼、除气。
[0045] 4)将脱气后的银、镍放入高纯石墨坩埚中,在真空度为5~IOPa的条件下熔炼得 到银镍中间合金。
[0046] 5)将银镍中间合金放入高纯石墨坩埚中,用银片包镁,并用直径为3. 0~3. 5_的 银丝将其绑于坩埚上端,在真空度为5~IOPa的条件下熔炼得到银镁镍合金板材。
[0047] 6)板材铸锭出炉后,用15%的稀硫酸水洗去表面氧化膜,铜丝刷清洗反应物,用 水冲洗,晾干备用。
[0048] 7)取样做化学成分分析,分析结果如表2所示。
[0049] 表 2
[0050]
Figure CN103567711BD00061
[0051] 8)进行超声波无损检测,铸锭成分均匀、内部无明显夹杂、气孔等缺陷,可进行下 一步加工。
[0052] 9)将板材铸锭进行开坯,保证开坯后板材尺寸为240 X 260 X 29mm。
[0053] 10)将轧制后的板材用四柱液压机压平,硬度为83Hv。
[0054] 11)进行超声波无损检测,内部不存在缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分层等缺陷,可加 工成品。
[0055] 12)线切割加工成毛胚环,通过车床加工至成品尺寸,表面光洁平整,无裂纹、起 皮、及腐蚀变色等缺陷。
[0056] 13)对成品进行超声波和X射线无损检测,内部不存在缩孔、疏松、裂纹、冷隔和分 层等缺陷,产品满足使用需求。

Claims (4)

1. 一种银镁镍合金摩擦环的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 1) 清洁真空中频感应炉炉壁,确保炉内无其它金属或污染物; 2) 以银、镁、镍为原材料,将银、镍破碎后放在稀硫酸中浸泡0. 5h,而后用铜丝刷刷去 表面污物,清水冲净,用丙酮或酒精脱水后,风干备用; 3) 将原材料银、镍分别放入真空中频感应炉的高纯石墨坩埚中,进行真空熔炼、除气处 理; 4) 将除气处理后的银和镍放入高纯石墨坩埚中,熔炼得到银镍中间合金,真空度为 5 ~IOPa ; 5) 将银镍中间合金放入高纯石墨坩埚中,用银片包裹镁,并用直径为3. 0~3. 5_的 银丝将其绑于坩埚上端,熔炼得到银镁镍合金的板材铸锭或棒材铸锭,熔炼时的真空度为 5~10Pa,控制银镁镍合金中合金成分的质量百分含量为:镁0. 18~0. 26% ;镍0. 25~ 0. 31% ;余量为银; 6) 铸锭出炉后,用15wt%的稀硫酸水溶液洗去表面的氧化膜,用铜丝刷清洗反应物, 用水冲洗,晾干备用; 7) 将铸锭取样做化学成分分析,并将化学成分的质量百分含量符合:Mg 0.18~ 0• 26 % ;Ni 0• 25 ~0• 31 % ;Pb 彡 0• 005 % ;Sb 彡 0• 003 % ;Fe 彡 0• 01 % ;Cu 彡 0• 01 % ; Bi < 0.005 %,所含杂质的总含量不大于0. 1 %的铸锭进行超声波无损检测,选取合格铸 锭,进行下一步加工; 8) 将板材铸锭进行轧制,道次变形量在10%左右,总变形量30% ;然后将板材用四柱 液压机压平;棒材铸锭则采用冷锻或热锻的方法进行压力加工,得到的棒材总变形控制在 60%~70%,道次变形量控制在5%~10%,锻造过程中保证坯料圆柱表面圆整而光滑; 9) 将轧制好的板材或者锻造好的棒材进行超声波无损检测,选择符合条件的板材或棒 材,然后将板材或棒材分别通过线切割和铣床加工成毛胚环,最后都通过车床加工至成品 尺寸; 10) 对成品进行超声波和X射线无损检测,选择合格成品。
2. 根据权利要求1所述的银镁镍合金摩擦环的制备方法,其特征在于,所述步骤8) 中,棒材铸锭采取冷锻时,高度总变形小于70% ;采用热锻时,锻造需反复1-2次墩粗-压 长-墩粗-压长工序。
3. 根据权利要求1或2所述的银镁镍合金摩擦环的制备方法,其特征在于,在所述步骤 4)和步骤5)中,装料时避免产生架桥现象。
4. 根据权利要求1或2所述的银镁镍合金摩擦环的制备方法,其特征在于,所述步骤 8)中得到的板材或棒材的显微维氏硬度值为55~lOOHv。
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