CN104152743B - 铜合金齿环基体材料及其制备方法 - Google Patents
铜合金齿环基体材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104152743B CN104152743B CN201410375285.7A CN201410375285A CN104152743B CN 104152743 B CN104152743 B CN 104152743B CN 201410375285 A CN201410375285 A CN 201410375285A CN 104152743 B CN104152743 B CN 104152743B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- matrix material
- copper alloy
- ring matrix
- preparation
- fusing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种铜合金齿环基体材料，无毒且有效降低了铜合金齿环基体材料的成本；此外，本发明提供的铜合金齿环基体材料强度及硬度较高。本发明另外提供了该铜合金齿环基体材料的制备方法，通过Al‑Ni‑Fe‑Si‑Mn五元中间合金的制备，可有效降低高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜合金材料及其制备方法，尤其涉及一种铜合金齿环基体材料及其制备方法。
背景技术
同步器齿环是汽车变速箱中换挡用的汽车零部件，一般情况下材料为铜合金。目前，为改善齿环材料的切削性能，业内的铜合金齿环基体材料一般含有Pb，由于Pb是有毒的，被国际环保组织列入禁用物质之列，根据汽车行业《GB/T30512-2014》要求，高含量的Pb材料生产的零件是禁用的，即使是低含量的也必须进行申报，进出口也会被受阻；此外，目前的齿环材料含铜量较高，铜属于较贵的金属，因此，目前的齿环材料成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种无毒、低成本且强度较高的铜合金齿环基体材料及其制备方法。
本发明一方面提供了一种铜合金齿环基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：Cu 55～61；Al 3.5～4.5 ；Mn 1.2～2.0；Si 0.7～1.3；Fe 0.5～1.1；Ni 3.6～4.5;余量为Zn。
本发明另一方面提供了一种铜合金齿环基体材料的制备方法，其包括以下步骤：
A，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料，加热熔化后浇注成型，得到Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金；
B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn的来料，将Cu的来料、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化后加Zn的来料，继续升温熔化后，调整元素组成至指定质量百分比，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：本发明提供的铜合金齿环基体材料无毒、成本低；此外，本发明提供的铜合金齿环基体材料强度及硬度较高。本发明提供的铜合金齿环基体材料的制备方法，通过Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金的制备，可有效降低高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。本发明对其加入量进行限定，只是便于本发明的实施，并不说明在本发明所限定的范围外不能实施。
提供的铜合金齿环基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：Cu 55～61；Al3.5～4.5 ；Mn 1.2～2.0；Si 0.7～1.3；Fe 0.5～1.1；Ni 3.6～4.5;余量为Zn。
其中，Al的加入可以增强材料的强度；Ni的加入可以提高材料的韧性；Mn、Si的加入可以形成高硬度的强化相，提高材料的强度。
本发明提供的铜合金齿环基体材料的制备方法，其包括以下步骤：
A，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料，加热熔化后浇注成型，得到Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金；
B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn的来料，将Cu的来料、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化后加Zn的来料，继续升温熔化后，调整元素组成至指定质量百分比，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。
优选的，所述步骤A包括以下几个步骤：
A1，提供按照各元素组成质量百分比提供的Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料；
A2，将全部的Ni、Fe及部分的Al加热熔化；
A3，加入全部的Si及部分的Al，并加热熔化；
A4，加入全部的Mn，并加热熔化；
A5，加入剩余Al，并加热熔化。
通过将Al分步加入，可利用Al在加热熔化过程中放热的性质，降低能耗。具体的，所述步骤A1中加入1/5～1/4的A1，步骤A2中加入2/5～3/4的A1。
更优化的，所述步骤A4中边Mn边加入冰晶石。冰晶石作为助熔剂可有效降低熔点。
更优化的，在所述步骤A5之后，保持温度保持在1200～1350℃之间，保温20～30min。
优选的，所述步骤B包括以下几个步骤：
B1，将全部的Cu、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化；
B2，加入全部的Zn，继续升温熔化；
B3，升温到1100～1150℃，取样，调整元素组成至指定质量百分比；
B4，调整温度至1080～1100℃，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。
更优选的，可将步骤B4得到的成型回炉料加入所述步骤B1或B2中。如此，可将成型回炉料循环利用，防止浪费。
更优选的，在步骤B1中的金属全部熔化后，加冰晶石精炼并除去氧化浮渣。
更优选的，在步骤B2中的金属全部熔化后，加冰晶石精炼并除去氧化浮渣，并加木炭覆盖熔化液表面。木炭一方面可起保温作用，防止在后续的元素组成调整过程中析出金属，另一方面也可以防止表面的熔化液被氧化。
以下结合具体实施方式介绍本发明的铜合金齿环基体材料及其制备方法。
实施例一
提供58.6kg的Cu、29.83kg的Zn，1.1kg的Si，3.9kg的Ni，4.1kg的Al，1.67kg的Mn，0.8kg的Fe作为来料。
Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金的制备步骤如下：先放1/5～1/4的Al、全部的Ni和Fe到中频电炉内；升温熔化，待Al、Ni、Fe全部熔化后，放入剩余1/2的Al及全部的Si，升温熔化；待Si熔化后，升温，待溶液颜色变浅后，加入全部的Mn，边加Mn边加入冰晶石；待Mn熔化后加入剩余的Al进行熔化；待全部来料熔化后，保温20～30min，保持温度保持在1200～1350℃之间，保证高熔点金属能全部熔化；然后搅拌、静置并除去氧化浮渣；最后浇注成型Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金。
Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金浇注成型后将炉膛清理干净，加入全部的Cu、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金及部分冰晶石，升温熔化，继续加入成型回炉料；待上述材料熔化后，加冰晶石精炼并除去氧化浮渣，继续加入成型回炉料并加冰晶石，升温熔化，沸腾2分钟左右；捞净氧化浮渣后加入成型回炉料降温，然后加入全部的Zn，继续升温熔化；待材料全部熔化完后，升温沸腾2～3分钟，加入冰晶石搅拌，并除去氧化浮渣，然后加木炭覆盖熔化液表面；升温到1100～1150℃，静置，取样，调整元素组成至指定质量百分比；调整温度至1080～1100℃，半连铸成Φ205×4200mm的铸锭；将铸锭切断至一定长度挤压锭，后在700～780℃下挤压到所需规格管材。
实施例二
提供58.9kg的Cu、29.53kg的Zn，1.06kg的Si，3.95kg的Ni，4.03kg的Al，1.68kg的Mn，0.85kg的Fe作为来料。
其余制备过程与实施例一相同。
实施例三
提供59.2kg的Cu、29.5kg的Zn，1.03kg的Si，3.86kg的Ni，3.96kg的Al，1.66kg的Mn，0.79kg的Fe作为来料。
其余制备过程与实施例一相同。
将最终得到的管材分别取样进行化学成分分析，化学成分和硬度结果见表1。
表1
将最终得到的管材分别取样在GB/T 228B试验条件下，采用GB/T 228.1-2010性能试验方法进行机械性能试验，其力学性能试验结果见表2。
表2
由表1和表2可知，本发明提供的铜合金齿环基体材料硬度及强度较高，耐磨性能较好。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：本发明提供的铜合金齿环基体材料无毒、成本低；此外，本发明提供的铜合金齿环基体材料强度及硬度较高。本发明提供的铜合金齿环基体材料的制备方法，通过Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金的制备，可有效降低高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。
Claims (8)
1.铜合金齿环基体材料的制备方法，其包括以下步骤：
各元素组成质量百分比为：
A，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料，加热熔化后浇注成型，得到Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金；
B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn的来料，将Cu的来料、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化后加Zn的来料，继续升温熔化后，调整元素组成至指定质量百分比，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料；
所述步骤A包括以下几个步骤：
A1，提供按照各元素组成质量百分比提供的Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料；
A2，将全部的Ni、Fe及部分的Al加热熔化；
A3，加入全部的Si及部分的Al，并加热熔化；
A4，加入全部的Mn，并加热熔化；
A5，加入剩余Al，并加热熔化。
2.如权利要求1所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A4中边Mn边加入冰晶石。
3.如权利要求1所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A1中加入1/5～1/4的A1，步骤A2中加入2/5～3/4的A1。
4.如权利要求1所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤A5之后，保持温度保持在1200～1350℃之间，保温20～30min。
5.如权利要求1所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤B包括以下几个步骤：
B1，将全部的Cu、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化；
B2，加入全部的Zn，继续升温熔化；
B3，升温到1100～1150℃，取样，调整元素组成至指定质量百分比；
B4，调整温度至1080～1100℃，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。
6.如权利要求5所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：将步骤B4得到的成型回炉料加入所述步骤B1或B2中。
7.如权利要求5所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：在步骤B1中的金属全部熔化后，加冰晶石精炼并除去氧化浮渣。
8.如权利要求5所述的铜合金齿环基体材料的制备方法，其特征在于：在步骤B2中的金属全部熔化后，加冰晶石精炼并除去氧化浮渣，并加木炭覆盖熔化液表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410375285.7A CN104152743B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 铜合金齿环基体材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410375285.7A CN104152743B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 铜合金齿环基体材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104152743A CN104152743A (zh) | 2014-11-19 |
| CN104152743B true CN104152743B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=51878364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410375285.7A Active CN104152743B (zh) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 铜合金齿环基体材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104152743B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109536756A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-29 | 武汉泛洲中越合金有限公司 | 高强度耐磨无铅铜合金材料、制备方法及滑靴 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56127741A (en) * | 1980-03-06 | 1981-10-06 | Honda Motor Co Ltd | Abrasion resistant copper alloy |
| JP2507931B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-06-19 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｃｕ系合金製変速機用同期リング |
| DE102005059391A1 (de) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Diehl Metall Stiftung & Co.Kg | Kupfer-Zink-Legierung sowie daraus hergestellter Synchronring |
| DE102009015811C5 (de) * | 2009-04-01 | 2019-09-19 | Diehl Metall Stiftung & Co. Kg | Synchronring |
| CN101775523B (zh) * | 2010-03-19 | 2011-09-07 | 武汉泛洲中越合金有限公司 | 同步器齿环耐磨材料及其制备方法 |
-
2014
- 2014-08-01 CN CN201410375285.7A patent/CN104152743B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104152743A (zh) | 2014-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102373352B (zh) | 锻旋轮毂专用锻造铝合金的制备方法 | |
| CN107803609A (zh) | 一种低温有芯焊锡丝及其制备方法 | |
| CN103966478A (zh) | 标致汽车轮毂专用铝合金铸棒生产工艺 | |
| CN105274365A (zh) | 一种钛合金的制备工艺 | |
| CN105950883B (zh) | 一种加压电渣重熔气相渗氮制备高氮马氏体不锈钢的渣系 | |
| CN107812887A (zh) | 筒状薄壁不锈钢连接件防缩松铸造工艺 | |
| CN104028722A (zh) | 一种锌合金铸造工艺 | |
| CN103526038B (zh) | 一种高强度高塑性twip钢电渣重熔生产方法 | |
| CN101664864A (zh) | 一种中温铜基钎料及其制备方法 | |
| CN104152743B (zh) | 铜合金齿环基体材料及其制备方法 | |
| CN102071337A (zh) | 一种镁合金钎料的制备方法 | |
| CN106048332B (zh) | 航天薄壁铸件用铝合金材料及其制备方法 | |
| CN104928533A (zh) | 用于非真空铸造的锌-铜-钛三元中间合金及其制备方法 | |
| CN107130137A (zh) | 一种环保硅黄铜水龙头的低压铸造工艺 | |
| CN102248323B (zh) | 一种银基无镉中温钎料及其制备方法 | |
| CN100591438C (zh) | 一种低偏析大型钢锭制造方法 | |
| CN102554501A (zh) | 铜磷银合金态丝状钎料及其制备方法 | |
| CN105018783A (zh) | 铜合金基体材料及其制备方法 | |
| CN110983099B (zh) | 一种纳米颗粒-细微晶结构强化Cu-12Sn-1.5Ni合金的方法 | |
| CN102839292A (zh) | 用于铝硅镇静钢脱氧的超低钛超低碳高硅铝铁合金及其制备方法 | |
| CN101092009A (zh) | 磷铜合金焊料的制备方法 | |
| CN107794403A (zh) | 一种zqa19‑4‑4‑2镍铝青铜合金管棒材制备方法 | |
| CN107243602B (zh) | 熔模铸造铝合金熔炼浇注方法 | |
| CN106244854B (zh) | 具有高耐磨性能的镍基合金及其制造方法 | |
| CN106736050A (zh) | 一种银饰焊条制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |