CN1065920C

CN1065920C - 一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金

Info

Publication number: CN1065920C
Application number: CN98121876A
Authority: CN
Inventors: 孟育时; 任鸿; 关涛
Original assignee: KUNMING NON-FERROUS METAL FOUNDERY
Current assignee: KUNMING NON-FERROUS METAL FOUNDERY
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2001-05-16
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: CN1224068A

Abstract

本发明涉及贵金属中的铜基合金，该铜基合金含有锌铬钛镁铝元素，在其制造工艺中采用，Mg-Cu和Al-Cu中间合金联合脱氧，克服了现有铜基合金的晶体组织结构，该合金的导电性，耐高温性和强度都大大优于现有铜基合金，是要求具有耐高温导电零件的理想制造材料。

Description

一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金

本发明涉及贵金属中的铜基合金，特别涉及含有锌，铬，钛，镁，铝成分的青铜铸造合金。

目前在要求高温导电的材料方面，使用紫铜，黄铜和青铜较为普遍，但均存在高温软化和抗氧化性能差的弱点，所以普遍存在用现有材料制造的该方面的元件使用寿命短(只在几个月之间)的缺点。例如英国标准(BS1400 1973)规定，铜合金(CCr-TF)的成份中，Cr为0．60-1．20％，余量为Cu，热处理后最小硬度HB100，最大导电率80％IACS，抗拉强度(σb)270-340Mpa，延伸率(σε)18-30％。又例如1996年11月6日中国专利局授权公告的专利为92115222．1的发明专利，公开了一种有铬、镁铝和稀土元素的铜合金，经过热处理后的性能也还存在不足之处，特别是用其制造矿热电弧炉中的电极导电铜瓦或高炉风口套，电焊机电极板等均存在使用寿命短，工作效率低，成本高等不足。

本发明针对上述弱点，发明一种具备高导电性、耐高温性和高强度的铸造铜合金和制造工艺，本发明合金涉及免热处理就能具备较理想性能。

本发明的技术方案是：锌铬钛镁铝青铜铸造合金的成分是以Cu为基体，含有Zn、Cr、Ti、Mg、Al元素组成，其成份(重量百分比)为：

Zn 0．5-2％ Cr 0．3-1．2％

Ti 0．05-0．35％ Al 0．08-0．2％

Mg 0．01-0．2％余量为Cu。

Zn元素的最佳含量(重量百分比)为0．8-15％。Cr元素的最佳含量(重量百分比)为0．5-1％。Ti元素的最佳含量(重量百分比)为0．15-0．25％。Al元素的最佳含量(重量百分比)为0．08-0．12％。Mg元素的最佳含量(重量百分比)为0．05-0．1％。

锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺为：(a)使电熔炼炉预热至500-600℃时，加入电解铜；(b)电解铜开始熔化时(约1100℃)加入重量百分比为1-3％的脱水硼砂或者稻草灰覆盖；(c)铜全部熔化完后升温至1300℃左右，分批加入铝一铜中间合金，(d)分批加入铬一铜中间合金，和钛-铜中间合金，(e)待钛-铜中间合金全部熔化完后，用钟罩压入镁一铜中间合金，(f)用钳子分批压入锌块；(g)锌熔化完后，将电熔炼炉的功率降至熔化功率的30％用石墨棒搅拌均匀后，覆盖稻草灰，静置2-5分钟使合金温度约在1250℃出炉浇注。

所加入的铬-铜中间合金是经过预热的。所述的铝-铜中间合金中Al占45-50％(重量百分比)，铬-铜中间合金中的Cr为4-5％(重量百分比)，镁-铜中间合金中Mg占10-12％(重量百分比)，钛-铜中间合金中Ti占10-13％(重量百分比)。中间合金的加入量按下列公式进行计算：

加入的镁-铜中间合金是经过破碎成10×10毫米的颗粒。所述的铬-铜中间合金，钛-铜中间合金镁-铜中间合金，铝-铜中间合金均是首先熔炼浇注成块待用。

本发明的铜合金中的Zn、Cr在合金晶粒内起固溶强化作用，大幅度提高合金的强度，合金在铸造过程中缓慢冷却时，Cr弥散析出提高合金的导电率。Ti能有效地抑制合金基体按树枝晶方式生长，使基体由粗大柱状晶变为细短轴晶，从而细化基体组织提高合金强度，合金严格禁止用传统的P-Cu脱氧方式对合金液进行脱氧，因微量的P会显著降低合金的导电率，同时用P-Cu对本发明合金脱氧会在合金晶界上产生大量气穴，气穴内的气体在高温下会急剧膨胀，当气体的膨胀压力大于晶界的抗拉强度时便开始出现裂纹，裂纹彼此连通扩展，便会使铸件开裂、脱落，用Mg-Cu和Al-Cu联合脱氧，脱氧效果好，且Mg和Al在合金中形成复杂的氧化物和金属间电子化合物如MgO、Al₂O₃、AlCu₃、Al₂Mg₃等，它们共同的特点是惰性，高熔点，对合金导电性影响微不足道，而它们聚积在晶界上大大提高了晶界的高温强度，提高了合金的高温抗氧化能力，因此合金具有高强度，高导电性能，耐高温综合优良性能。

本发明的优点在于不但具有高导电性，而且具有耐高温性和高强度，使用本合金制造的零件有较长的使用寿命，提高生产效率并降低电耗和成本。

下面通过实施例来进一步说明本合金的生产工艺

实施例：

在本发明合金要求的成分范围内，配制了三种配比的铜合金，配比见表1。

表1本发明实施例成分配比

实施例	合金元素配比(wt％)					其余
	合金元素配比(wt％)						Zn	Cr	Ti	Mg	Al
	1	1．20	0．80	0．20	0．10		0．12	Cu			Al
2	1．50	1．00	0．23	0．12	0．15	Cu
3	2．00	1．20	0．30	0．15	0．20	Cu

按上文所述工艺方法进行熔炼配制，便可获得所需合金，合金实际成分分析结果见表2。

表2本发明实施例铜合金的实际成分

实施例	化学成分(wt％)					其余
	化学成分(wt％)						Zn	Cr	Ti	Mg	Al
	1	0．88	0．56	0．16	0．07		0．09	Cu
2	1．10	0．85	0．18	0．08	0．11	Cu
3	1．36	0．87	0．23	0．09	0．11	Cu

合金性能测试结果见表3

表3本发明实施例实际性能

实施例	性能
	性能						δ％	HB	IACS	导热系数(千卡／厘米秒度)
	1	464	15．2	1126	89	0．912
2	529	14．3	118	85	0．911
3	578	10．1	134	83	0．913

按实施例2配制合金，铸造生产的矿热炉电极铜瓦，最长使用寿命达到了30个月。

Claims

1，一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于：以Cu为基体，含有Zn、Cr、Ti、Mg、Al元素，其成分为：

Zn 0．5-2％ Cr 0．3-1．2％

Ti 0．05-0．35％ Al 0．08-0．2％

Mg 0．01-0．2％余量为Cu。

2，根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Zn元素的含量为Zn 0．8-1．5％。

3，根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Cr元素的含量为Cr 0．5-1％。

4，根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Ti元素的含量为Ti 0．15-0．25％。

5，根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Al元素的含量为Al 0．08-0．12％。

6，根据权利要求1所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金，其特征在于Mg元素的含量为Mg 0．05-0．1％。

7，一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于(a)使电熔炼炉预热至500-600℃时，加入电解铜；(b)电解铜开始熔化至1100℃时加入重量百分比为1-3％的脱水硼砂或者稻草灰覆盖；(c)铜全部熔化完后升温至1300℃，加入铝-铜中间合金；(d)加入铬-铜中间合金和钛-铜中间合金；(e)待钛-铜中间合金全部熔化后，加入镁-铜中间合金；(f)加入锌块；(g)锌熔化完后，将熔炼炉的功率降至熔化功率的30％，用石墨棒搅拌均匀后，覆盖稻草灰，静置2-5分钟使合金温度为1250℃出炉浇注。

8、根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于所述铝一铜合金中的Al占45-50％(重量百分比)，铬-铜中间合金中的Cr占4-5％(重量百分比)，镁-铜中间合金中的Mg占10-12％(重量百分比)，钛-铜中间合金中的Ti占10-13％(重量百分比)。

10、根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于加入的镁-铜中间合金是经过破碎成10×10毫米的颗粒。

11、根据权利要求7所述的一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺，其特征在于所述的铬-铜中间合金，钛-铜中间合金，镁-铜中间合金，铝-铜中间合金均是预先熔炼浇注成块待用。