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
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
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。
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
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。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种银镁镍合金摩擦环的制备方法，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5～10Pa；
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3.0～3.5mm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≤0.005％；Sb≤0.003％；Fe≤0.01％；Cu≤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。
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。
由于镁的沸点为1060℃，而镍的熔点为1455℃，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≤0.005％；Sb≤0.003％；Fe≤0.01％；Cu≤0.01％；Bi≤0.005％，所含杂质的总含量不大于0.1％。
在所述步骤4)和步骤5)中，装料时避免产生架桥现象。
所述步骤8)中得到的板材或棒材的显微维氏硬度值为55～100Hv即达到硬度要求。
本发明的优点在于：
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100Hv。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
制备AgMg0.24Ni0.29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：
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。
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。
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。
4)将脱气后的银、镍放入高纯石墨坩埚中，在真空度为5～10Pa的条件下熔炼得到银镍中间合金。
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3.0～3.5mm的银丝将其绑于坩埚上端，在真空度为5～10Pa的条件下熔炼得到银镁镍合金棒材。
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。
7)取样做化学成分分析，分析结果如表1所示。
表1
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。
9)采取冷锻，从高280mm墩粗至85mm，硬度为76Hv。
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。
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。
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。
实施例2
制备AgMg0.24Ni0.29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：
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。
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。
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。
4)将脱气后的银、镍放入高纯石墨坩埚中，在真空度为5～10Pa的条件下熔炼得到银镍中间合金。
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3.0～3.5mm的银丝将其绑于坩埚上端，在真空度为5～10Pa的条件下熔炼得到银镁镍合金板材。
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。
7)取样做化学成分分析，分析结果如表2所示。
表2
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。
9)将板材铸锭进行开坯，保证开坯后板材尺寸为240×260×29mm。
10)将轧制后的板材用四柱液压机压平，硬度为83Hv。
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。
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。
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5～10Pa；
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3.0～3.5mm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≤0.005％；Sb≤0.003％；Fe≤0.01％；Cu≤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55～100Hv。
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