CN105369055A - 一种用于机车部件的合金新材料合金棒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌4-6％，锡4-6％，硅0.2-1.0％，余量为铜。本发明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，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棒材，从而在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的机械性能，同时去除了对环境有害的铅，最终满足该合金环保性能的要求。

Description

一种用于机车部件的合金新材料合金棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金棒材领域，具体涉及一种用于机车部件的合金新材料合金棒及其制备方法。
背景技术
锡青铜以锡为主要合金元素的青铜，含锡量一般为3～14质量％，其具有较高的力学性能、耐磨性能和耐蚀性，易切削加工，钎焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性等优点，广泛用于弹性元件和耐磨零件的制造。
现有的用于机车部件的锡青铜材料为了实现改善切屑性能往往会添加Pb元素，众所周知，元素铅对人体和环境都是一种毒害物质，随着人们环保意识的提高，国内外市场日益要求开发新型不含铅元素的铜合金。
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用于机车部件的合金新材料合金棒及其制备方法，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，同时去除了对环境有害的铅，最终满足新型合金环保性能的要求。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌4-6％，锡4-6％，硅0.2-1.0％，余量为铜。
优选地，本发明的用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌4.5％，锡5％，硅0.5％，余量为铜。
优选地，本发明的用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌5％，锡5.5％，硅0.7％，余量为铜。
优选地，本发明的用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌5.5％，锡4.5％，硅0.9％，余量为铜。
进一步地，所述铜为电解铜。
本发明提供一种用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，包括以下步骤：
1)按照配比重量将电解铜、锡、锌、硅置于电炉内，加热到1250-1300℃待完全熔化后，保温至1200℃；
2)将步骤1)中熔炼完成的合金液转移至保温炉中，用搅拌工具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，将保温炉设定温度在1100-1150℃保温，保温时间为1.2-1.5h；
3)保温结束后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，取样次数为3-6次，以确定其合金成分在合格的范围之内；
4)进一步保温40-60分钟后，重新升温至1300摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成规定直径和长度的实心合金棒材；
5)挤压前退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理：退火温度为200-300℃，退火时间为20-30分钟，以便于挤压；
6)用光锭机对退火后的毛坯合金棒进行表面加工，加工为表面光洁的合金棒，采用2000吨双动挤压机挤压，合金棒加热温度为100-150℃，挤压温度为300摄氏度，挤压速度V＝2mm/s，经过多次挤压后得到半成品规格的外径和长度的合金棒；
7)将挤压而成的合金棒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；
8)用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，得到成品规格的外径和长度的合金棒，并对合金棒的两端去毛刺后包装入库。
进一步地，步骤1)中所述电炉为工频电炉，并处于氩气氛保护下。
进一步地，步骤2)中进行所述搅拌工具为特制石墨工具。
进一步地，步骤3)中所述光谱仪采用德国进口斯派克直读光谱仪。
进一步地，步骤2)中所述高纯度鳞片状石墨粉的厚度为11-13cm。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于机车部件的合金新材料合金棒及其制备方法，其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，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棒材，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，同时去除了对环境有害的铅，最终满足新型合金环保性能的要求。
附图说明
图1是本发明的用于机车部件的合金新材料合金棒的方法的流程图。
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，下面结合附图及实施例，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
一种用于机车部件的合金新材料合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌4.5％，锡5％，硅0.5％，余量为铜，其中铜为电解铜。
在本实施例中上述用于机车部件的合金新材料合金棒由以下步骤制得(如图1所示)：
1)按照配比重量将电解铜、锡、锌、硅置于氩气氛保护的工频电炉内，加热到1250-1300℃待完全熔化后，保温至1200℃；
2)将步骤1)中熔炼完成的合金液转移至保温炉中，用特制石墨工具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11-13cm。将保温炉设定温度在1100-1150℃保温，保温时间为1.2-1.5h；
3)保温结束后，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，取样次数为3-6次，以确定其合金成分在合格的范围之内；
4)进一步保温40-60分钟后，重新升温至1300摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成外径为210mm，长度为500mm的实心合金棒材；
5)挤压前退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理：退火温度为200-300℃，退火时间为20-30分钟，以便于挤压；
6)用光锭机对退火后的毛坯合金棒进行表面加工，加工为表面光洁直径205mm长度500mm的合金棒，采用2000吨双动挤压机挤压，合金棒加热温度为100-150℃，挤压温度为300摄氏度，挤压速度V＝2mm/s，经过多次挤压后得到直径190mm，公差为±1mm，长度580mm的外径和长度的半成品规格合金棒；
7)将挤压而成的合金棒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；
8)用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，得到直径185mm，公差为±0.1mm，长度580mm的外径和长度的成品规格合金棒，并对合金棒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，本实施例提供的用于机车部件的合金新材料合金棒，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
在本实施例中，用于机车部件的合金新材料合金棒由以下重量百分数的组分组成：锌5％，锡5.5％，硅0.7％，余量为铜，其中铜为电解铜。
上述用于机车部件的合金新材料合金棒通过与实施例1相同的方法得到，以及仍通过与实施例1相同的方法可使用上述环保无铅合金新材料合金棒用于机车部件。
实施例3
在本实施例中，用于机车部件的合金新材料合金棒由以下重量百分数的组分组成：锌5.5％，锡4.5％，硅0.9％，余量为铜，其中铜为电解铜。
上述用于机车部件的合金新材料合金棒通过与实施例1相同的方法得到，以及仍通过与实施例1相同的方法可使用上述环保无铅合金新材料合金棒用于机车部件。
实施例4
在本实施例中，用于机车部件的合金新材料合金棒由以下重量百分数的组分组成：锌4％，锡4％，硅0.2％，余量为铜，其中铜为电解铜。
上述用于机车部件的合金新材料合金棒通过与实施例1相同的方法得到，以及仍通过与实施例1相同的方法可使用上述环保无铅合金新材料合金棒用于机车部件。
实施例5
在本实施例中，用于机车部件的合金新材料合金棒由以下重量百分数的组分组成：锌6％，锡6％，硅1.0％，余量为铜，其中铜为电解铜。
上述用于机车部件的合金新材料合金棒通过与实施例1相同的方法得到，以及仍通过与实施例1相同的方法可使用上述环保无铅合金新材料合金棒用于机车部件。
将本发明的上述实施例1-5中获得的用于机车部件的合金新材料合金棒成品进行性能测定实验，其机械性能参数如表1所示。
表1
根据上述表1的数据可以看出，本发明提供的一种用于机车部件的合金新材料合金棒将传统铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑性能、屈服强度、耐磨性等机械性能，同时去除了对环境有害的铅，最终满足新型合金环保性能的要求。
关于以上所述的仪器及操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的，可通过等价置换的方式在以上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。即，本发明的范围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的是本发明能够进行多种修正和变化。

Claims (10)

1.一种用于机车部件的合金新材料合金棒，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：锌4-6％，锡4-6％，硅0.2-1.0％，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的用于机车部件的合金新材料合金棒，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：锌4.5％，锡5％，硅0.5％，余量为铜。
3.根据权利要求1所述的用于机车部件的合金新材料合金棒，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：锌5％，锡5.5％，硅0.7％，余量为铜。
4.根据权利要求1所述的用于机车部件的合金新材料合金棒，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：锌5.5％，锡4.5％，硅0.9％，余量为铜。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于机车部件的合金新材料合金棒，其特征在于，所述铜为电解铜。
6.一种如权利要求1-4中任意一项所述的用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照权利要求1-4中任意一项所述的配比重量将电解铜、锡、锌、硅置于电炉内，加热到1250-1300℃待完全熔化后，保温至1200℃；
2)将步骤1)中熔炼完成的合金液转移至保温炉中，用搅拌工具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，将保温炉设定温度在1100-1150℃保温，保温时间为1.2-1.5h；
3)保温结束后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，取样次数为3-6次，以确定其合金成分在合格的范围之内；
4)进一步保温40-60分钟后，重新升温至1300摄氏度，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为1次/秒，采用水平连铸方法铸制成规定直径和长度的实心合金棒材；
5)挤压前退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理：退火温度为200-300℃，退火时间为20-30分钟，以便于挤压；
6)用光锭机对退火后的毛坯合金棒进行表面加工，加工为表面光洁的合金棒，采用2000吨双动挤压机挤压，合金棒加热温度为100-150℃，挤压温度为300摄氏度，挤压速度V＝2mm/s，经过多次挤压后得到半成品规格的外径和长度的合金棒；
7)将挤压而成的合金棒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；
8)用高精度车床对探伤完成后的合金棒进行表面车削，得到成品规格的外径和长度的合金棒，并对合金棒的两端去毛刺后包装入库。
7.根据权利要求6所述的用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述电炉为工频电炉，并处于氩气氛保护下。
8.根据权利要求6所述的用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，其特征在于，步骤2)中进行所述搅拌工具为特制石墨工具。
9.根据权利要求6所述的用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，其特征在于，步骤3)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所述的用于机车部件的合金新材料合金棒的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述高纯度鳞片状石墨粉的厚度为11-13cm。
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