CN107988519A

CN107988519A - 一种铜合金及铜合金制品生产方法

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Publication number: CN107988519A
Application number: CN201711343894.4A
Authority: CN
Inventors: 徐志明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2018-05-04

Abstract

本发明公开一种铜合金，按重量百分比计，包含如下组分：铜：57％～63％、铝：2％～5％、铁：1％～3.8％、锰：0.2％～2.5％，余量为锌。本发明的铜合金耐磨性强，抗拉强度高。用该种铜合金制造的物件既有极强的耐磨性又有极高的抗拉强度，能够满足耐磨和抗拉要求较高的场合，因此，适用范围广，而且制作成本低，适于推广使用。本发明还公开一种铜合金制品。

Description

一种铜合金及铜合金制品生产方法

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种铜合金及铜合金制品。

背景技术

在工业生产中，一些设备的部件需要在高温、高辐射的环境下长期工作，这种情况对这种部件的制造材料要求较高。如核电站核岛内冷却水滤芯提拉装置，该装置用于每年核电站更换冷却水芯，长期在高温、高辐射的环境下工作。工作设计寿命为 40 年免维护，这就要求减速器传动部件在高温、高辐射的环境下不更换润滑油的情况下连续工作 40年，因此，此种部件对制造材料的性能如耐磨性要求较高。现有技术中的金属材料都无法达到前述要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种铜合金，耐磨性强，能够在高温环境下长期使用。基于此，本发明还提供一种铜合金制品。

本发明提供的一种铜合金，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：57％～ 63％；铝：2％～ 5％；铁：1％～ 3.8％；锰：0.2％～ 2.5％；余量为锌。

优选地，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：58％～ 62％；铝：2.5％～ 4％；铁：2％～ 3％；锰：0.3％～ 2％；余量为锌。

优选地，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：59％～ 60％；铝：3％～ 4％；铁：2％～ 3％；锰：0.5％～ 2％；余量为锌。

优选地，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：60％～ 63％；铝：2％～ 4％；铁：1％～ 3％；锰：0.5％～ 2.4％；余量为锌。

优选地，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：57％～ 62％；铝：3％～ 5％；铁：2％～ 3.8％；锰：0.4％～ 1.8％；余量为锌。

优选地，所述铜、铝、铁、锰、锌均为电解金属。由于该种铜合金的成分均采用电解金属，因此，可以保证铜合金的纯度，能够保证不含钴，因此，具有耐辐射的优点。

本发明还提供一种铜合金制品，由金属原料熔融后在密封的模具中进行离心铸造，所述金属原料按重量百分比计，包含以下组分：

与现有技术相比，本发明的铜合金耐磨性强，抗拉强度高。用该种铜合金制造的物件既有极强的耐磨性又有极高的抗拉强度，能够满足耐磨和抗拉要求较高的场合，因此，适用范围广，而且制作成本低，适于推广使用；进一步地，制备该铜合金的组分均选用电解金属，能够在高温、高辐射的环境下长时间工作、而且制造成本低。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚、易懂，以下通过具体的实施方式对本发明进行说明。

本发明的铜合金，按重量百分比计，包括如下组分：

本发明铜合金中各组分的组成及比例，使得本发明铜合金具有高的耐磨性，其依据如下：

1) 根据化学工业出版社出版的《铜与合金加工手册》一书中介绍： “铝是铝黄铜中重要的合金元素，铝显著缩小黄铜的α区，铝含量增高时，将出现γ相，虽然可提高合金硬度，但剧烈降低合金的塑性”，在此理论基础上，为提高铜合金的塑性等综合机械性能，本发明的发明人经过创造性的劳动，将本发明的铜合金中铝的重量百分比设置为 2.5％～ 5％。

2) 根据化学工业出版社出版的《铜与合金加工手册》一书中介绍： “铁与锰、锡、铝、镍等配合使用，可使黄铜具有高的强度和在大气、海水中的耐蚀性。铁在黄铜中的含量一般低于1.5％。含铁高、富铁相增加，甚至产生服帖偏析。会降低合金的耐蚀性，并影响电镀层表面质量”，在此理论基础上，为提高铜合金的强度，保持铜合金的耐蚀性，本发明的发明人经过创造性的劳动，将本发明铜合金中铁的重量百分比设置为 1％～ 3.8％。

3) 根据化学工业出版社出版的《铜与合金加工手册》一书中介绍： “锰起固溶强化作用，可提高黄铜的强度、硬度”，在此理论基础上，为使铜合金具有一定的强度、硬度，同时也要使铜合金有一定的韧性，本发明的发明人通过创造性的劳动，在本发明中，将锰在铜合金的重量百分比设置为 0.2％～ 2％。

4) 根据化学工业出版社出版的《铜与合金加工手册》一书中介绍： “黄铜在空气介质中的高温氧化速度随含锌量的增加而降低，在此理论基础上，为降低铜合金在空气介质中的高温氧化速度，本发明人通过创造性劳动，将铜在铜合金的含量设置为 57％～63％，这样使锌在铜合金中的质量百分比保持在 30％左右。

下面通过具体的实施例对本发明的铜合金进一步描述。

实施例一

本实施例中的铜合金包括以下组分：

铜58％、铝3.5％、铁1％、锰0.5％、锌37％，其中，各组分均选用电解金属，这样就能保证金属的纯度，使得铜合金中不含钴，铜合金的耐辐射性能好，能够用于对耐辐射要求高的场合。

实施例二

铜 61％、铝 4.5％、铁 2.9％、锰 1.5％、锌 30.1％。其中，各组分均选用电解金属，这样就能保证金属的纯度，使得铜合金中不含钴，铜合金的耐辐射性能好，能够用于对耐辐射要求高的场合。

实施例三

铜 59％、铝 4％、铁 3％、锰 2％、锌 32％。

实施例四

铜 57％、铝 3.5％、铁 2％、锰 0.5％、锌 37％。

实施例五

铜 59％、铝 5％、铁 1％、锰 2.2％、锌 32.8％。

实施例六

铜 61％、铝 4％、铁 2％、锰 2.5％、锌 31.5％。

实施例七

铜 62％、铝 2.5％、铁 3.5％、锰 2％、锌 30％。

实施例八

铜 63％、铝 3％、铁 2.5％、锰 1％、锌 30.5％。

实施例九

铜 60％、铝 4.5％、铁 2.8％、锰 0.7％、锌 32％。

实施例十

铜 57.6％、铝 5％、铁 2％、锰 0.3％、锌 35.1％。

实施例十一

铜 58.5％、铝 3.5％、铁 1.5％、锰 1.5％、锌 35％。

以下通过一对比试验，验证本发明铜合金的有益效果：

核电站核岛内冷却水滤芯提拉装置用于每年核电站更换冷却水滤芯，设计工作寿命为40 年免维护，要求减速器的关键传动部件—扇形蜗轮在一定的载荷条件下，不更换润滑油的情况下连续工作 40 年以上。

分别用现有技术中的两种铜合金及本发明的铜合金分别制成扇形蜗轮，将分别制成的扇形蜗轮装到减速器上，做下列常规试验：

加载荷：50kg，往复转动 180 次，时间：90 分钟，试验结束后，检查扇形蜗轮是否有明显磨损，如没有明显磨损，就要再加载 20％载荷，即 60Kg，往复转动 150 次，时间 90分钟，试验结束后检查扇形蜗轮是否有明显磨损，如没有明显磨损，则证明通过了试验，可用于该核电部件。

试验情况如下：

对照例 1 ：选用现有技术中，在青铜中耐磨性好、强度最高的铝青铜 ( 牌号为ZQAL9-4) 制成扇形蜗轮，以重量百分比计，其化学成份为：铝 8％～ 10％，铁 2％～ 4％，余量为铜；其抗拉强度为 490Mpa，硬度为 HB110，执行标准：GB1176-74。将此种铜合金制成的扇形蜗轮装到减速器上，按前述的常规试验做完后，磨损严重，不符合要求。

对照例 2 ：选用现有技术中的铝黄铜 ( 牌号 ZHAL66-6-3-2)，以重量百分比计，其化学成分为：铜的含量 64％～ 68％、铝含量 5％～ 7％、铁的含量为 2％～ 4％、锰的含量为1.5％～2.5％，余量为锌；其抗拉强度为637Mpa，硬度为HB110，执行标准：GB1176-74，这种铜合金制成的扇形蜗轮在进行上述的常规试验后，有很明显的磨损，不符合要求。

本发明的铜合金：将本发明铜合金各组分熔融后在密封的模具中进行离心铸造，制得一扇形蜗轮，将发明铜合金制成的扇形蜗轮装到减速器上，按前述的常规试验做完后，磨损小，符合要求。

将本发明铜合金制成的扇形蜗轮进行力学性能检验，检验报告如下：

表 1 由本发明铜合金制得的扇形蜗轮力学性能检验结果

其中，表1中，硬度的三个数据为测试蜗轮不同部位得到的数据。由表1可以看出，由本发明铜合金制得的蜗轮其抗拉强度及硬度远远高于现有技术中铜合金。

本发明的铜合金制品，由金属原料熔融后在密封的模具中进行离心铸造，所述金属原料按重量百分比，包含以下组分：

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1. 一种铜合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：57％～ 63％；

铝：2％～ 5％；

铁：1％～ 3.8％；

锰：0.2％～ 2.5％；

余量为锌。

2. 根据权利要求 1 所述的铜合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：58％～ 62％；

铝：2.5％～ 4％；

铁：2％～ 3％；

锰：0.3％～ 2％；

余量为锌。

3. 根据权利要求 2 所述的铜合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：59％～ 60％；

铝：3％～ 4％；

铁：2％～ 3％；

锰：0.5％～ 2％；

余量为锌。

4. 根据权利要求 1 所述的铜合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：60％～ 63％；

铝：2％～ 4％；

铁：1％～ 3％；

锰：0.5％～ 2.4％；

余量为锌。

5. 根据权利要求 1 所述的铜合金，其特征在于，按重量百分比计，包含如下组分：

铜：57％～ 62％；

铝：3％～ 5％；

铁：2％～ 3.8％；

锰：0.4％～ 1.8％；

余量为锌。

6.根据权利要求1～5任一项所述的铜合金，其特征在于，所述铜、铝、铁、锰、锌均为电

解金属。

7.一种铜合金制品，其特征在于，由金属原料熔融后在密封的模具中进行离心铸造，所

述金属原料按重量百分比，包含以下组分：

铜：57％～ 63％；

铝：2％～ 5％；

铁：1％～ 3.8％；

锰：0.2％～ 2.5％；

余量为锌。