CN104032162A - 一种镍铝青铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种镍铝青铜合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镍铝青铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锆0.2-0.3、锶1.2-1.3、镍3.1-3.3、铝7.6-7.8、Fe0.2-0.3、Ce0.04-0.07、Er0.15-0.25、Nd0.05-0.08、余量为铜。本发明镍铝铜合金通过添加适量的Fe、Ce、Er、Nd、锆、锶等元素，提高了铜合金的硬度和耐磨性能，提高了耐腐蚀和耐高温性能；且摩擦系数降低；本发明铜合金适用于制作海上舰船螺旋桨、海水泵等易腐蚀的零件以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套等零部件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。

Description

一种镍铝青铜合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属合金材料的制造领域，尤其涉及一种镍铝青铜合金材料及其制备方法。
背景技术
铜因其良好的导电性，可塑性，耐腐蚀性，应用非常广泛。在铜合金中添加铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等元素，可以改善铜的性能，用于不同的场所。目前我国现有的铜合金仍存在一些问题，如合金内含有大量杂质元素，高温疲劳性差、高温强度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系数大，使用寿命短；导电性差，浪费电能；弯曲加工性能差，容易折断；质量重，施工困难；还不能满足市场要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍铝青铜合金材料及其制备方法，该镍铝青铜合金材料具有硬度高、耐腐蚀、耐高温的优点。
本发明的技术方案如下：
一种镍铝青铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锆0.2-0.3锶1.2-1.3、镍3. 1-3.3、铝7.6-7.8、Fe 0.2-0.3、Ce 0.04-0.07、Er 0.15-0.25、Nd 0.05-0.08、余量为铜。
所述的镍铝青铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.5-1比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锆、锶、Fe；（2）铝、Er、Nd；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至260-290℃，保温50-60分钟，再以220-230℃/小时速率升温至570-590℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至150-160℃，保温1-2小时；再以220-230℃/小时速率升温至330-340℃，保温1-2小时；再以150-160℃/小时速率降温至150-170℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至270-280℃，保温1.5-2小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：二氧化硅15-20、白云石3-5、苦菱土4-8、粘土30-35、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10、氟硅酸钠3-4；其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明镍铝铜合金通过添加适量的Fe、Ce、Er、Nd、锆、锶等元素，提高了铜合金的硬度和耐磨性能，提高了耐腐蚀和耐高温性能；且摩擦系数降低；通过合理控制铸后处理温度，使用废铜作为原料，使合金组织细小、致密，使芯部硬度与表面硬度基本一致,合金品质均一。本发明铜合金适用于制作海上舰船螺旋桨、海水泵等易腐蚀的零件以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套等零部件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
具体实施方式
一种镍铝青铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锆0.2-0.3锶1.2-1.3、镍3. 1-3.3、铝7.6-7.8、Fe 0.2-0.3、Ce 0.04-0.07、Er 0.15-0.25、Nd 0.05-0.08、余量为铜。
所述的镍铝青铜合金材料的生产方法如下：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.7比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锆、锶、Fe；（2）铝、Er、Nd；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以225℃/小时速率升温至270℃，保温55分钟，再以225℃/小时速率升温至580℃，保温1.5小时；再以255℃/小时速率降温至155℃，保温1.5小时；再以225℃/小时速率升温至335℃，保温1.5小时；再以155℃/小时速率降温至160℃，保温1.5小时；再以205℃/小时速率升温至274℃，保温1.8小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：二氧化硅15、白云石3、苦菱土4、粘土30、钛白粉2、莹石8、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬2、Na2TiF6 8、氟硅酸钠3；其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例镍铝青铜合金材料，抗拉强度 бb为650Mpa，屈服强度570MPa，硬度值HB为156，导电率%IACS62，软化温度590℃，延伸率13%。

Claims (4)

1.一种镍铝青铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锆0.2-0.3锶1.2-1.3、镍3. 1-3.3、铝7.6-7.8、Fe 0.2-0.3、Ce 0.04-0.07、Er 0.15-0.25、Nd 0.05-0.08、余量为铜。
2.根据权利要求1所述的镍铝青铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.5-1比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锆、锶、Fe；（2）铝、Er、Nd；（3）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的镍铝青铜合金材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以220-230℃/小时速率升温至260-290℃，保温50-60分钟，再以220-230℃/小时速率升温至570-590℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至150-160℃，保温1-2小时；再以220-230℃/小时速率升温至330-340℃，保温1-2小时；再以150-160℃/小时速率降温至150-170℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至270-280℃，保温1.5-2小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的镍铝青铜合金材料的生产方法，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：二氧化硅15-20、白云石3-5、苦菱土4-8、粘土30-35、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰烬1-2、Na2TiF6 8-10、氟硅酸钠3-4；其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
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