CN104818407A - 新型多组分环保无铅合金新材料合金管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管及其制备方法，该合金管由以下重量百分数的组分组成：镍0.5-1.5％，锰0.03-0.5％，铝0.1-0.5％，铁0.1-0.5％，锌1-2.5％，锡0.5-1.5％，硅0.2-1.0％，磷0.01-0.3％，锑0.1-0.5％，余量为铜。本发明将传统铅元素替换为硅元素，按照硅﹑锡﹑锌﹑铁、铜一定的成分配比，结合铝、锰、镍、锑、磷等形成多组分合金；结合适当的温度，通过连续铸造毛坯锭，用挤压机挤压而生产出完全能够取代含有铅元素的锡青铜合金管材，从而在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，而且通过镍、铝等元素提高了合金机械性能，也满足了对该合金的环保性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及合金管材领域，具体涉及一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管及其制备方法。
背景技术
现有的锡青铜材料为了实现其易切屑性能往往会添加铅元素，但是随着环保意识的明显提高，含铅元素的青铜合金已经不能满足国内外高端市场的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管及其制备方法，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，而且通过镍、铝等元素提高了合金的机械性能，也满足了对该合金的环保性能的要求。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5-1.5％，锰0.03-0.5％，铝0.1-0.5％，铁0.1-0.5％，锌1-2.5％，锡0.5-1.5％，硅0.2-1.0％，磷0.01-0.3％，锑0.1-0.5％，余量为铜。
优选地，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
优选地，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
优选地，由以下重量百分数的组分组成：镍1％，锰0.1％，铝0.3％，铁0.3％，锌1.5％，锡1％，硅0.6％，磷0.1％，锑0.3％，余量为铜。
优选地，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
优选地，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
进一步地，所述铜为电解铜。
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管的制备方法，包括以下步骤：
1)按照配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；
2)按照配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；
3)将步骤1)与步骤2)中熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；
4)将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；
5)进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成规定外径、内径和长度的空心管；
6)挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；
7)用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后得到半成品规格的外径、内径和长度的合金管；
8)将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；
9)用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，得到成品规格的外径、内径和长度的合金管，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
进一步地，步骤4)中所述光谱仪采用德国进口的斯派克直读光谱仪。
进一步地，步骤4)中的成分检验次数为3-5次。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管及其制备方法，其将传统铅元素替换为硅元素，按照硅﹑锡﹑锌﹑铁、铜一定的成分配比，结合铝、锰、镍、锑、磷等形成多组分合金；结合适当的温度，通过连续铸造毛坯锭，用挤压机挤压而生产出完全能够取代含有铅元素的锡青铜合金管材，从而在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，而且通过镍、铝等元素提高了合金机械性能，也满足了对该合金的环保性能的要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
按照上述配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；按照上述配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；将上述分别熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用德国进斯派克口光谱仪对从炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为300mm，内径为150mm，长度为500mm的空心管；挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁，外径295mm，内径155mm，长度500mm的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后成为外径为260mm，内径为200mm，公差为±1mm，长度为1150mm的合金管；将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，使其外径为255mm，公差为±0.1mm，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
与现有的含铅的锡青铜合金相比，本实施例提供的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，也满足了对环保性能的要求。
实施例2
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
按照上述配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；按照上述配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；将上述分别熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用德国进斯派克口光谱仪对从炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为300mm，内径为150mm，长度为500mm的空心管；挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁，外径295mm，内径155mm，长度500mm的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后成为外径为260mm，内径为200mm，公差为±1mm，长度为1150mm的合金管；将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，使其外径为255mm，公差为±0.1mm，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
与现有的含铅的锡青铜合金相比，本实施例提供的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，也满足了对环保性能的要求。
实施例3
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍1％，锰0.1％，铝0.3％，铁0.3％，锌1.5％，锡1％，硅0.6％，磷0.1％，锑0.3％，余量为铜。
按照上述配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；按照上述配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；将上述分别熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用德国进斯派克口光谱仪对从炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为300mm，内径为150mm，长度为500mm的空心管；挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁，外径295mm，内径155mm，长度500mm的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后成为外径为260mm，内径为200mm，公差为±1mm，长度为1150mm的合金管；将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，使其外径为255mm，公差为±0.1mm，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
与现有的含铅的锡青铜合金相比，本实施例提供的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，也满足了对环保性能的要求。
实施例4
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
按照上述配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；按照上述配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；将上述分别熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用德国进斯派克口光谱仪对从炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为300mm，内径为150mm，长度为500mm的空心管；挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁，外径295mm，内径155mm，长度500mm的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后成为外径为260mm，内径为200mm，公差为±1mm，长度为1150mm的合金管；将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，使其外径为255mm，公差为±0.1mm，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
与现有的含铅的锡青铜合金相比，本实施例提供的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，也满足了对环保性能的要求。
实施例5
一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
按照上述配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；按照上述配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；将上述分别熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用德国进斯派克口光谱仪对从炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为,2次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为300mm，内径为150mm，长度为500mm的空心管；挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁，外径295mm，内径155mm，长度500mm的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后成为外径为260mm，内径为200mm，公差为±1mm，长度为1150mm的合金管；将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，使其外径为255mm，公差为±0.1mm，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
与现有的含铅的锡青铜合金相比，本实施例提供的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，不仅保留了现有锡青铜的切屑等机械性能，也满足了对环保性能的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5-1.5％，锰0.03-0.5％，铝0.1-0.5％，铁0.1-0.5％，锌1-2.5％，锡0.5-1.5％，硅0.2-1.0％，磷0.01-0.3％，锑0.1-0.5％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
3.根据权利要求1所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
4.根据权利要求1所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍1％，锰0.1％，铝0.3％，铁0.3％，锌1.5％，锡1％，硅0.6％，磷0.1％，锑0.3％，余量为铜。
5.根据权利要求1所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍0.5％，锰0.03％，铝0.1％，铁0.1％，锌2.5％，锡1.5％，硅1.0％，磷0.3％，锑0.5％，余量为铜。
6.根据权利要求1所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：镍1.5％，锰0.5％，铝0.5％，铁0.5％，锌1％，锡0.5％，硅0.2％，磷0.01％，锑0.1％，余量为铜。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，所述铜为电解铜。
8.一种如权利要求1-6中任意一项所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照配比重量将电解铜﹑锡﹑锌﹑硅﹑铁、磷置于500公斤的工频电炉内，加热至1100-1150摄氏度，熔炼2-3小时至完全熔化后保温至1100摄氏度；
2)按照配比重量将铝、锰、镍、锑置于100公斤的中频电炉当中，加热至800-900摄氏度，熔炼1-1.5小时至完全熔化后保温至750摄氏度；
3)将步骤1)与步骤2)中熔炼完成的合金液转移至统一的中频保温炉中，用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度为5-8cm，将保温炉设定温度在1000-1050摄氏度；
4)将搅拌均匀的合金溶液保温并静止30-35分钟后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；
5)进一步保温20--30分钟后，重新升温至1100摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为2次/秒，采用水平连铸方法铸制成规定外径、内径和长度的空心管；
6)挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理：退火温度为250-300摄氏度，退火时间为20-25分钟，以便于挤压；
7)用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁的光管，采用3000吨双动挤压机挤压，合金管加热温度为200-250摄氏度，挤压温度为500摄氏度，挤压速度V＝4mm/s，经过多次挤压后得到半成品规格的外径、内径和长度的合金管；
8)将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；
9)用高精度车床对探伤完成后的合金管材进行表面车削，得到成品规格的外径、内径和长度的合金管，并对合金管的两端去毛刺后包装入库。
9.根据权利要求8所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述光谱仪采用德国进口斯派克直读光谱仪。
10.根据权利要求8所述的新型多组分环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，步骤4)中的成分检验次数为3-5次。
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