CN105238949A - 一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管 - Google Patents
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Abstract
一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，合金管的成分包含锌(Zn)、锡(Sn)、硅(Si)、铜(Cu)，其中，合金管的各成分组成按重量百分比分别为：锌(Zn)：1-4.5％，锡(Zn)：6-8％，硅(Si)：0.5-1.5％，余量为铜(Cu)。本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，将传统铅元素替换为硅元素，按照硅﹑锡﹑锌﹑铜一定的成分配比，在适当的温度下熔炼，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管材，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，也满足了对环保性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料，特别是涉及一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管。
背景技术
现有的锡青铜材料为了实现易切屑性能而往往会添加铅元素，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
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，保留现有锡青铜的切屑等机械性能，同时满足了对环保性能的要求。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，合金管的成分包含锌(Zn)、锡(Sn)、硅(Si)、铜(Cu)，其中，合金管的各成分组成按重量百分比分别为：锌(Zn)：1-4.5％，锡(Zn)：6-8％，硅(Si)：0.5-1.5％，余量为铜(Cu)。
进一步地，合金管的各成分组成按重量百分比分别为：锌：1.3-4.1％，锡：6.2-7.8％，硅：0.7-1.3％，余量为铜。
进一步地，在本发明的一个优选实施例中，合金管的各成分组成按重量百分比分别为：锌：2.8％，锡：7％，硅：1％，余量为铜。
一种上述可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，包含以下步骤：
步骤1：按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热完全熔化并保温；
步骤2：用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温；
步骤3：采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行成分检验；
步骤4：进一步保温，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成空心合金管；
步骤5：挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理；
步骤6：用光锭机对退火后的毛坯铜管进行表面加工，采用3000吨双动挤压机挤压，得到挤压后的合金管；
步骤7：用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤；
步骤8：用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削，以及对合金管两端去毛刺后包装入库。
进一步地，步骤1中的加热温度为1250℃-1300℃，保温温度为1200℃。
进一步地，步骤2中的保温时间为1.2-1.5小时。
进一步地，步骤4中的进一步保温时间为40-60分钟，振动装置的振动频率为1次/秒。
进一步地，步骤5中的退火温度为150℃-180℃，退火时间为30-40分钟。
进一步地，步骤6中的挤压中合金锭的加热温度为100℃-150℃，挤压温度为450℃，挤压的速度为8mm/s。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，将传统铅元素替换为硅元素，按照硅、锡、锌、铜一定的成分配比，在适当的温度下熔炼，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管材。本发明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，也满足了对环保性能的要求。
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。
本发明提供的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，金管的成分包含锌(Zn)、锡(Sn)、硅(Si)、铜(Cu)，其中，合金管的各成分组成按重量百分比分别为：锌(Zn)：1-4.5％，锡(Zn)：6-8％，硅(Si)：0.5-1.5％，余量为铜(Cu)。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，包含以下步骤：
步骤1：按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1250℃-1300℃完全熔化后保温到1200℃。
步骤2：用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为11-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.2-1.5小时。
步骤3：采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行三到五次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
步骤4：进一步保温40-60分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
步骤5：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150℃-180℃，退火时间为30-40分钟，以便于挤压。
步骤6：用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为100℃-150℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
步骤7：用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
步骤8：用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
实施例一：
按质量百分比为：锌(Zn)：1％，锡(Sn)：6％，硅(Si)：0.5％，余量为铜(Cu)准备原料。
首先，按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1250℃完全熔化后保温到1200℃。
接着，用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为11cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.5小时。
接着，采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行三次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
接着，进一步保温60分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
接着，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150℃，退火时间为40分钟，以便于挤压。
接着，用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为100℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
接着，用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
接着，用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的切削机械性能比现有的含铅元素的锡青铜的切削机械性能提高13％，在不增加成本的情况下，能够完全取代含铅元素的锡青铜棒材，并且满足了环保性能的要求。
实施例二：
按质量百分比为：锌(Zn)：1.3％，锡(Sn)：6.2％，硅(Si)：0.7％，余量为铜(Cu)准备原料。
首先，按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1260℃完全熔化后保温到1200℃。
接着，用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为12cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.4小时。
接着，采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行四次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
接着，进一步保温55分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
接着，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160℃，退火时间为37分钟，以便于挤压。
接着，用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为120℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
接着，用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
接着，用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的切削机械性能比现有的含铅元素的锡青铜的切削机械性能提高15％，在不增加成本的情况下，能够完全取代含铅元素的锡青铜棒材，并且满足了环保性能的要求。
实施例三：
按质量百分比为：锌(Zn)：2.8％，锡(Sn)：7％，硅(Si)：1％，余量为铜(Cu)准备原料。
首先，按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1270℃完全熔化后保温到1200℃。
接着，用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为12cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.3小时。
接着，采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行四次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
接着，进一步保温50分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
接着，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170℃，退火时间为35分钟，以便于挤压。
接着，用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为140℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
接着，用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
接着，用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的切削机械性能比现有的含铅元素的锡青铜的切削机械性能提高19％，在不增加成本的情况下，能够完全取代含铅元素的锡青铜棒材，并且满足了环保性能的要求。
实施例四：
按质量百分比为：锌(Zn)：4.1％，锡(Sn)：7.8％，硅(Si)：1.3％，余量为铜(Cu)准备原料。
首先，按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1290℃完全熔化后保温到1200℃。
接着，用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为11cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.3小时。
接着，采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行三次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
接着，进一步保温45分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
接着，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165℃，退火时间为33分钟，以便于挤压。
接着，用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为130℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
接着，用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
接着，用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的切削机械性能比现有的含铅元素的锡青铜的切削机械性能提高17％，在不增加成本的情况下，能够完全取代含铅元素的锡青铜棒材，并且满足了环保性能的要求。
实施例五：
按质量百分比为：锌(Zn)：4.5％，锡(Sn)：8％，硅(Si)：1.5％，余量为铜(Cu)准备原料。
首先，按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热到1300℃完全熔化后保温到1200℃。
接着，用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温1.2小时。
接着，采用斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行五次成分检验，以确定合金液体的成分在规定范围之内。
接着，进一步保温40分钟，然后重新升温到1300℃，并开启工频电炉的震动装置，震动装置的振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为Φ290mm、内径为Φ170mm、长度为500mm的空心合金管。
接着，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180℃，退火时间为30分钟，以便于挤压。
接着，用光锭机对退火后的毛坯合金管进行表面加工，加工为表面光洁直径Φ285mm、内径Φ175mm、长度500mm的空心合金管，采用3000吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为150℃，挤压温度为450℃，挤压速度为8mm/s；经过多次挤压后合金管直径Φ270mm、公差为±1mm，内径Φ190mm、公差为±1mm。
接着，用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
接着，用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，使合金管直径Φ265mm、公差为±0.1mm，内径Φ195mm、公差为±0.1mm，切割为长度200mm后对合金管的两端去毛刺并包装入库。
本发明的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的切削机械性能比现有的含铅元素的锡青铜的切削机械性能提高11％，在不增加成本的情况下，能够完全取代含铅元素的锡青铜棒材，并且满足了环保性能的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，所述合金管的成分包含锌、锡、硅、铜，其中，所述合金管的各成分组成按重量百分比分别为：所述锌：1-4.5％，所述锡：6-8％，所述硅：0.5-1.5％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的可用于高速机车的环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，所述合金管的各成分组成按重量百分比分别为：所述锌：1.3-4.1％，所述锡：6.2-7.8％，所述硅：0.7-1.3％，余量为铜。
3.根据权利要求1所述的可用于高速机车的环保无铅合金新材料合金管，其特征在于，所述合金管的各成分组成按重量百分比分别为：所述锌：2.8％，所述锡：7％，所述硅：1％，余量为铜。
4.一种上述权利要求1-3中任一项所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1：按照配比将电解铜、锡、锌、硅置于工频电炉内，加热完全熔化并保温；
步骤2：用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在所述合金液体上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，并保温；
步骤3：采用斯派克直读光谱仪对从所述工频电炉内取出的样品进行成分检验；
步骤4：进一步保温，然后重新升温到1300℃，并开启所述工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成空心合金管；
步骤5：挤压前退火，用箱式退火炉对合金管进行退火处理；
步骤6：用光锭机对退火后的毛坯铜管进行表面加工，采用3000吨双动挤压机挤压，得到挤压后的合金管；
步骤7：用超声波探伤仪对挤压而成的合金管进行裂痕及气孔探伤；
步骤8：用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削，以及对合金管两端去毛刺后包装入库。
5.根据权利要求4所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的加热温度为1250℃-1300℃，保温温度为1200℃。
6.根据权利要求4所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的保温时间为1.2-1.5小时。
7.根据权利要求4所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的进一步保温时间为40-60分钟，所述振动装置的振动频率为1次/秒。
8.根据权利要求4所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤5中的退火温度为150℃-180℃，退火时间为30-40分钟。
9.根据权利要求4所述的可用于海洋工程的环保无铅合金新材料合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤6中的挤压中合金锭的加热温度为100℃-150℃，挤压温度为450℃，挤压的速度为8mm/s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160113 |