CN107338369A

CN107338369A - 镍铜合金棒材及其制备方法

Info

Publication number: CN107338369A
Application number: CN201710574129.7A
Authority: CN
Inventors: 周小红; 浦益龙; 周向东; 李淑萍; 浦海勇
Original assignee: WUXI LONGDA METAL MATERIAL CO Ltd
Current assignee: WUXI LONGDA METAL MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2017-11-10

Abstract

本发明涉及一种镍铜合金棒材及其制备方法，属于金属加工技术领域。其配方比例按质量百分比计如下：Cu 30%‑32%、Si 3.9%‑4.3%、Fe 1.5%‑2.8%、Mn 0.5%‑1.5%，杂质元素≤0.3%，其余为Ni；通过母合金锭的制备、浇注棒材、固溶热处理和时效热处理得到镍铜合金棒材。本发明采用真空感应熔炼，可获得超纯净、成分均匀的铸锭，减少夹杂等缺陷，经熔模精密铸造可以减少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部缩孔问题。最后经过固溶和时效热处理，可以获得高强高塑性的棒材。

Description

镍铜合金棒材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种镍铜合金棒材及其制备方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

NCu30-4-2-1镍铜合金是Ni-Cu-Si-Fe-Mn系弥散硬化性型高耐磨性Ni基合金，通常称为含硅蒙乃尔合金，该合金通过合适的热处理能够使Si以金属间化合物Ni3Si相形式从基体中析出，在晶界和晶粒内呈弥散分布，大大提高合金的强度和硬度。NCu30-4-2-1镍铜合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和抗粘合性的特点，因而适合用于制造航空燃油装置及其他要求工作稳定的精密摩擦件，具有广泛的应用前景。目前，NCu30-4-2-1镍铜合金棒材采用普通铸造工艺制备，或再经挤压成形制备。普通铸造工艺制备的铸棒芯部不可避免存在缩孔等铸造缺陷；普通铸造再经挤压成形制备方法，由于正向挤压成形时坯料芯部的变形量小于表面的变形量，从而挤压成形后挤压棒芯部仍存在原始铸造缺陷，导致芯部材料的塑性较差，满足不了使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材的制备方法，获得纯净度高、组织致密、强度、硬度、塑性符合要求，并没有内外表面缺陷的棒材。

本发明的技术方案，镍铜合金棒材，配方比例按质量百分比计如下：Cu 30％-32％、Si 3.9％-4.3％、Fe 1.5％-2.8％、Mn 0.5％-1.5％，杂质元素≤0.3％，其余为Ni。

所述杂质包括C、Mg、S、P、Pb、Sb，其中C≤0.1，Mg≤0.1，S≤0.015，P≤0.01，Pb≤0.05，Sb≤0.01。

所述镍铜合金棒材，按重量百分比计步骤如下：

(1)母合金锭的制备：按照Cu 30％-32％、Si 3.9％-4.3％、Fe 1.5％-2.8％、Mn0.5％-1.5％，其余为Ni进行配料，经真空感应炉1380-1500℃进行熔炼，精炼10-20min，随后铸造母合金锭；

(2)浇注棒材：对步骤(1)所得母合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370-1450℃真空感应熔化10-30min，浇注到准备好的熔模中，实现0.01-0.1MPa真空精密铸造；浇注的棒材直径为Φ15-40mm，长度150-250mm；

(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的镍铜合金浇注棒，放入加热炉中进行900-1000℃固溶，保温90-180min，水冷，获得固溶态组织；

(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态组织再放入加热炉中进行时效处理，即在550-650℃保温6-10h，进行空冷，获得镍铜合金棒材。

步骤(1)所得母合金锭外径为Φ130-140mm，高度350-450mm。

本发明的有益效果：本发明采用真空感应熔炼，可获得超纯净、成分均匀的铸锭，减少夹杂等缺陷，经熔模精密铸造可以减少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部缩孔问题。最后经过固溶和时效热处理，可以获得高强高塑性的棒材。

具体实施方式

实施例1

如：一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径Φ22mm，长度150-200mm，热处理状态的制备包括如下步骤：

(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为Φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，C 0.023，S 0.0004，P 0.0007，O 0.0014，N 0.0002，Si 4.08，Mn1.09，Cu 30.92，Fe 2.20，Ni 61.08，Mg 0.0005，Pb 0.0003，Sb<0.0001；

(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1MPa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为Φ22mm，长度175mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。

(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金浇注棒，放入加热炉中加热950℃，保温120min，然后水冷，获得固溶态组织；

(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，再放入加热炉中加热600℃保温8h。获得高强度，高韧性的棒材。

实施例2

如：一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径Φ32mm，长度165mm，热处理状态的制备包括如下步骤：

(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为Φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，C 0.020，S 0.0005，P 0.0010，O 0.0015，N 0.0003，Si 4.10，Mn1.04，Cu 30.98，Fe 2.25，Ni 61.18，Mg 0.0008，Pb 0.0002，Sb<0.0001；

(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1MPa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为Φ32mm，长度165mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。

获得棒材的性能与国内外相关结果比较，如表1所示。

表1本发明NCu30-4-2-1镍铜合金棒材性能与国内外相关结果的比较

从表1中可以看出，本发明制备的NCu30-4-2-1镍铜合金棒材具有很高的强度，并且有高的延伸率，具有很好的韧性。

Claims

1.镍铜合金棒材，其特征是配方比例按质量百分比计如下：Cu 30%-32%、Si 3.9%-4.3%、Fe 1.5%-2.8%、Mn 0.5%-1.5%，杂质元素≤0.3%，其余为Ni。

2.如权利要求1所述镍铜合金棒材，其特征是：所述杂质包括C、Mg、S、P、Pb、Sb，其中C≤0.1，Mg≤0.1，S≤0.015，P≤0.01，Pb≤0.05，Sb≤0.01。

3.权利要求1所述镍铜合金棒材的制备方法，其特征是按重量百分比计步骤如下：

（1）母合金锭的制备：按照Cu 30%-32%、Si 3.9%-4.3%、Fe 1.5%-2.8%、Mn 0.5%-1.5%，其余为Ni进行配料，经真空感应炉1380-1500℃进行熔炼，精炼10-20min，随后铸造母合金锭；

（2）浇注棒材：对步骤（1）所得母合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370-1450℃真空感应熔化10-30min，浇注到准备好的熔模中，在0.01-0.1MPa真空下进行精密铸造；浇注的棒材直径为Φ15-40mm，长度150-250mm；

（3）固溶热处理：对步骤（2）所得的镍铜合金浇注棒，放入加热炉中进行900-1000℃固溶，保温90-180min，水冷，获得固溶态组织；

（4）时效热处理：对步骤（3）所得的固溶态组织再放入加热炉中进行时效处理，即在550-650℃ 保温6-10h，进行空冷，获得镍铜合金棒材。

4.如权利要求3所述镍铜合金棒材的制备方法，其特征是：步骤（1）所得母合金锭外径为Φ130-140mm，高度350-450mm。