CN108624779A - 一种复杂铜合金材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

随着社会经济发展，技术创新日新月异，无油轴承的性能要求越来越高，本发明提供一种高强度、耐磨、耐腐蚀的铜合金材料及其制造方法。本发明铜合金材料的化学组成如下：Cu 57.0～62.0％、Fe＜3.0％、Al 1.0～3.0％、Mn1.0～3.5％、Ni＜5.0％、Sn＜3.0％、Pb＜2.0％、B＜0.15％、Ti＜0.50％、其余为Zn，该复杂铜合金材料的制造方法为：配料、熔炼、除气精炼、变质处理、水平连铸、性能测试、加工，生产工艺简单、成分容易控制，通过水平连铸或离心铸造生产，易实现规模化大生产，具有良好的社会、经济效益。

Description

一种复杂铜合金材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及铜合金技术领域，具体涉及一种复杂铜合金材料及其制造方法。
背景技术
随着社会经济发展，技术创新日新月异，无油轴承的性能要求越来越高，为了适应更加复杂和苛刻的应用环境和场所，如海上石油钻井，海军〔工〕装备等无油轴承的需要，无油轴承应具有优良的综合性能、特别是耐腐蚀性能，如何在保证无油轴承的物理性能不降低的同时，增强无油轴承的耐腐蚀性能，不仅可以增加海上石油钻井，海军〔工〕装备安全性和可靠性，而且还考验产品应对市场需求的应变能力，意义非常重要。现已知铜合金材料的理化性能指标尤其是耐磨、耐腐蚀性能无法满足特殊用户需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点和不足，提供一种高强度、耐磨、耐腐蚀的铜合金材料及其制造方法，本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种复杂铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料的化学组成如下：
余量为Zn和不可避免的杂质。
进一步的，一种复杂铜合金材料，所述铜合金材料的化学组成如下：
余量为Zn和不可避免的杂质。
进一步的，以上化学组成中的Sn、Pb、Zn以纯金属添加，其余元素以中间合金加入。
进一步的，所述铜合金材料中还包括钒、铌、锆元素。
进一步的，所述铜合金材料中还包括稀土合金。
进一步的，所述稀土合金中稀土元素的质量百分比为：∑RE％:＜0.15。
一种以上复杂铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配料
按照以上所述铜合金的质量百分比进行配料；
2)熔炼
采用工频有芯感应电炉或中频无芯感应电炉对步骤1)中的材料进行熔炼，熔化温度在1150℃～1250℃；
3)除气精炼、变质处理
在熔炼完成后加入精炼剂进行精炼，除去浮渣并升温至1150℃～1250℃，向精炼之后熔体添加细化剂元素进行变质处理，微合金化完成之后取样检测合格后出炉；
4)通过水平连铸，浇铸温度1080℃，铸造速度为8～15m/h，水压30～60Kpa产出需要规格的半成品铜合金材料；
5)对所有半成品进行性能测试，合格后通过下料→粗车→钻孔→盲孔→镶嵌石墨→中车→精车→切断→倒角→沉孔加工制成成品。
进一步的，所述精炼剂为冰晶石70％+氯化钠30％。
进一步的，所述精炼剂所占比例为炉料的0.3％。
进一步的，所述细化剂为铝--钛--硼合金以及稀土铜合金。
本发明一种复杂铜合金材料及其制造方法，其有益效果在于：
本发明铝--钛--硼合金以及稀土铜合金不仅可以净化熔体、还可消除铜合金中的有害杂质、改善铸造的流动性能，还具有显著细化合金晶粒、改善合金的显微组织结构，而且还具有一定弥散强化作用；硼及稀土的加入还具有更好的防止铜合金脱锌腐蚀作用；还可避免晶界腐蚀的作用。合金中的元素不但具有协同增效作用，而且还能提高合金材料的抗拉强度、硬度、延伸率及耐腐蚀性能。本发明生产工艺简单、成分容易控制，通过水平连铸或离心铸造生产，易实现规模化大生产，具有良好的社会、经济效益。
具体实施方式
下面进一步阐述本发明的具体实施方式：
实施例一：
一种复杂铜合金材料的化学组成如下：
一种以上复杂铜合金材料的制造方法，包括如下步骤：
1)配料
按照以上所述铜合金的质量百分比进行配料；
2)熔炼
采用工频有芯感应电炉或中频无芯感应电炉对步骤1)中的材料进行熔炼，熔化温度在1150℃～1250℃；
3)除气精炼、变质处理
在熔炼完成后加入精炼剂进行精炼，除去浮渣并升温至1150℃～1250℃，向精炼之后熔体添加细化剂元素进行变质处理，微合金化完成之后取样检测合格后出炉；
4)通过水平连铸，浇铸温度1080℃，铸造速度为8～15m/h，水压30～60Kpa产出各种规格的半成品铜合金材料；
5)对所有半成品进行性能测试，合格后通过下料→粗车→钻孔→盲孔→镶嵌石墨→中车→精车→切断→倒角→沉孔加工制成成品。
其中，精炼剂为精炼剂为冰晶石70％、氯化钠30％，精炼剂所占比例为炉料的0.3％。细化剂为铝--钛--硼合金以及稀土铜合金，细化剂包括以下按重量百分数计的组分：B:0.05～0.15％；Ti:0.15～0.50％，不仅可以净化熔体、还可消除铜合金中的有害杂质、改善铸造的流动性能，还具有显著细化合金晶粒、改善合金的显微组织结构，而且还具有一定弥散强化作用；硼的加入还具有更好的防止铜合金脱锌腐蚀作用。
实施例二：
一种复杂铜合金材料的化学组成如下：
一种以上复杂铜合金材料的制造方法与实施例相同。
实施例三：
一种复杂铜合金材料的化学组成如下：
一种以上复杂铜合金材料的制造方法与实施例相同。
实施例四：
一种复杂铜合金材料的化学组成如下：
一种以上复杂铜合金材料的制造方法与实施例相同。
实施例五：
一种复杂铜合金材料的化学组成如下：
一种以上复杂铜合金材料的制造方法与实施例相同。
铜合金材料中还包括稀土合金，稀土合金中稀土元素的质量百分比为：∑RE％:＜0.15，在合金中加入少量稀土对铜合金材料性能有显著影，减少合金中的气体和夹杂，并使合金细化。
铜合金材料中还包括钒、铌、锆元素，对合金材料进行微合金化处理，使其获得更小的组织结构、更均匀的晶粒组织，从而获得更好的理化性能。
在以上实施例中，根据GB/T5121-2008对铜合金成分进行测定，根据GB/T228-2010对铜合金的抗拉强度和延伸率进行测定，根据GB/T231.1-2009对铜合金的布氏硬度进行检测，根据GB/T10125-2012对铜合金进行盐雾试验。本发明步骤5)中测试性能如下：布氏硬度＞200；抗拉强度＞670MPa；延伸率＞12％；盐雾试验＞100h，经检测，实施例一至五各性能均满足上述要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想，并不用以限制本发明，同时，对于本领域一般技术人员，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应该包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复杂铜合金材料，其特征在于，所述铜合金材料的化学组成如下：
余量为Zn和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述一种复杂铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料的化学组成如下：
余量为Zn和不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述一种复杂铜合金材料，其特征在于：所述组成铜合金的化学组成中的Sn、Pb、Zn以纯金属添加，其余元素以中间合金加入。
4.如权利要求1或2所述一种复杂铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料中还包括钒、铌、锆元素。
5.如权利要求1或2所述一种复杂铜合金材料，其特征在于：所述铜合金材料中还包括稀土合金。
6.如权利要求5所述一种复杂铜合金材料，其特征在于：所述稀土合金中稀土元素的质量百分比为：∑RE％:＜0.15。
7.一种以上复杂铜合金材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配料
按照以上所述铜合金的质量百分比进行配料；
2)熔炼
采用工频有芯感应电炉或中频无芯感应电炉对步骤1)中的材料进行熔炼，熔化温度在1150℃～1250℃；
3)除气精炼、变质处理
在熔炼完成后加入精炼剂进行精炼，除去浮渣并升温至1150℃～1250℃，向精炼之后熔体添加细化剂元素进行变质处理，微合金化完成之后取样检测合格后出炉；
4)通过水平连铸，浇铸温度1080℃，铸造速度为8～15m/h，水压30～60Kpa产出需要规格的半成品铜合金材料；
5)对所有半成品进行性能测试，合格后通过下料→粗车→钻孔→盲孔→镶嵌石墨→中车→精车→切断→倒角→沉孔加工制成成品。
8.如权利要求7所述一种以上复杂铜合金材料的制造方法，其特征在于：所述精炼剂为冰晶石70％+氯化钠30％。
9.如权利要求7或8所述一种以上复杂铜合金材料的制造方法，其特征在于：所述精炼剂所占比例为炉料的0.3％。
10.如权利要求7所述一种以上复杂铜合金材料的制造方法，其特征在于：所述细化剂为铝--钛-–硼合金以及稀土铜合金。
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