CN110702481A - 铜合金光谱标样制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的铜合金光谱标样制备方法，涉及合金标样制备方法领域，旨在缓解目前的铜合金标样存在成分分布不均匀的问题。铜合金光谱制备方法包括以下步骤，通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料；将所述铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料；对所述中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样。采用电磁辅助方法，借助于电磁场产生的电磁力，细化标样铸造坯料的铸造组织，改善铸造坯料的成分均匀性，获得成分均匀的铸造坯料，预变形加工后均匀化热处理可以获得优良的细晶效果，使得标样更加均匀。

Description

铜合金光谱标样制备方法
技术领域
本发明涉及合金标样制备方法领域，具体而言，涉及一种铜合金光谱标样制备方法。
背景技术
成分准确、稳定、波动小是合金性能稳定的重要前提。铜合金生产过程中，合金成分的检测与控制普遍依靠荧光光谱仪和直读光谱仪，配备优质的光谱标样是光谱设备准确检验的基础依据。就像枪离不开准星一样，检测设备离不开标样。标样稳定性和可重复性是评判标样质量的重要依据。
目前为止，光谱检测使用的标样，有三条途径，进口标样、洛铜标样、其它来源标样(包括企业自制和委托加工)，黄铜紫铜标样国产为主，其余标样多采用进口产品。
传统标样制备方法中，熔炼浇铸是常采用的方法，然而由于制备工艺很大程度上依赖于实际操作者的熟练和经验，使得制备方法相对较为复杂、不易掌控，从而导致生产成本高、产品合格率低，难以得到与实际生产产品牌号完全一致的光谱标样等方面的缺点。
发明人发现，黄铜和锡青铜，存在区域内锌、锡等元素含量分布不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种铜合金光谱标样制备方法，以缓解目前的铜合金标样成分分布不均匀的问题。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供的铜合金光谱标样制备方法，包括：
通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料；
将铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料；
对中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样。
另外，本发明的实施例提供的铜合金光谱标样制备方法还可以具有如下附加的技术特征：
可选地：通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤中:
获得的铜合金铸造坯料为黄铜、锡青铜、铬锆铜中的任一种。
可选地：通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤包括：
电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用0.01Hz-50Hz；电磁施加间隔采用0秒-5秒；磁场强度采用50高斯-10000高斯。
可选地：电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用10Hz-50HZ；电磁施加间隔采用1秒-5秒；磁场强度采用60高斯-100高斯。
可选地：将铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料的步骤包括：
预变形加工的变形量为1％-10％。
可选地：预变形加工的变形量为2％-10％。
可选地：对中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样的步骤包括：
均匀化热处理的参数为：退火温度350℃-700℃，保温时间30min-60min。
可选地：黄铜为C27000或者C37000。
可选地：锡青铜为C51910或者C52100。
可选地：铬锆铜为C18100或者C18150。
本发明实施例的铜合金光谱标样制备方法的有益效果包括，例如：
采用电磁辅助方法，借助于电磁场产生的电磁力，细化标样铸造坯料的铸造组织，改善铸造坯料的成分均匀性，获得成分均匀的铸造坯料，预变形加工后均匀化热处理可以获得优良的细晶效果，使得标样更加均匀，且能耗低。
同时获得成分均匀稳定的坯料，可以制备高品质的标准物质(宏观及微观成分均匀)，并且成本低廉、可实现大批量生产。
具体实施方式
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
发明人发现，目前使用的国产标样存在不均匀现象，即标样宏观成分达标，局部成分存在偏析偏聚现象，这与制备过程的均匀化处理不当以及铸造过程成分均运行控制不当有关。以黄铜和锡青铜为例，个别批次的标样，存在区域内锌、锡等元素含量大幅度波动的现象，这与铸造过程和铸造方法关系密切。连续铸造过程出现偏析和反偏析。如果采用无流铸造，心部和表层的成分差别较大，采用塑性加工以及均匀化热处理也不能有效改善。本实施例提供的铜合金光谱标样制备方法能够缓解该技术问题。
本发明的实施例提供的铜合金光谱标样制备方法，包括：通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料；将铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料；对中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样。
电磁铸造采用电磁结晶器，电磁结晶器包括石墨管、铜套、水套、感应器线圈和结晶器水套。电磁搅拌工作原理：当铜合金液体流经石墨管时，比如黄铜液体或青锡液体，为防止黄铜中的锌，或者是青锡铜中的锡元素在降温结晶过程中的分散不均，在石墨管的四周设置磁力感应器线圈；为实现上述方案，在石墨管四周设置铜套，并在铜套和磁力感应器线圈周围设置水冷却装置，也就是水套和结晶器水套包裹而成。
通过电磁铸造，借助于电磁场产生的电磁力，细化标样铸造坯料的铸造组织，改善铸造坯料的成分均匀性，能够获得截面成分均匀的铸造坯料；在铸造阶段就已获得组织细小的铸坯产品，可为后续的预变形加工和均匀化退火提供组织细小、成分均匀的样坯。
预变形加工可以采用铸造、挤压或者是轧制，相当于储能；通过预变形加工变形，增加变形储能。
再通过均匀化热处理，均匀化退火，最终得到成分均匀且晶粒细化的铜合金标样，可显著降低传统均匀化退火温度和时间。
可选地：通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤中:获得的铜合金铸造坯料为黄铜、锡青铜、铬锆铜中的任一种。
可选地：通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤包括：电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用0.01Hz-50Hz；电磁施加间隔采用0秒-5 秒；磁场强度采用50高斯-10000高斯。可选地：电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用10Hz-50HZ；电磁施加间隔采用1秒-5秒；磁场强度采用60高斯-100高斯。具体地，电磁搅拌频率取值为10HZ、50HZ或者50HZ。电磁施加间隔的取值为3秒、5秒、6秒。磁场强度强度取值为50高斯、 80高斯或者10000高斯。
可选地：将铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料的步骤包括：预变形加工的变形量为1％-10％。可选地：预变形加工的变形量为2％-10％。具体地，预变形加工的变形量为1％、5％、10％。
可选地：对中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样的步骤包括：均匀化热处理的参数为：退火温度350℃-700℃，保温时间30min-60min。可选地：均匀化热处理的参数为：退火温度400℃-600℃，保温时间 40min-50min。具体地，均匀化退火温度取值为400℃、500℃或600℃。保温时间取值为30min、40min或60min。
可选地：黄铜为C27000或者C37000。
可选地：锡青铜为C51910或者C52100。
可选地：铬锆铜为C18100或者C18150。
具体成分如下
Figure RE-GDA0002309421340000051
Figure RE-GDA0002309421340000061
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将合金牌号为C27000合金进行熔炼，并在铸造时采用搅拌频率为50HZ、电磁施加间隔为3秒、磁场强度为80高斯的电磁铸造工艺，获得晶粒细小的铸造组织，并进行3％预变形加工，其均匀化退火温度为450℃、保温时间为30min，从而得到组织细小、成分均匀的直读光谱标样。
对比例1-1
将合金牌号为C27000合金进行熔炼铸造，然后进行30-80％预变形加工，其均匀化退火温度为450℃、保温时间为1小时，得到等轴晶组织。没有电磁铸造。
对比例1-2
将合金牌号为C27000合金进行熔炼铸造，均匀化退火温度为450℃、保温时间为6小时，得到铸态组织，微观组织均匀性差。没有电磁铸造，也不进行预变形加工处理。
实施例2
将合金牌号为C52100合金进行熔炼，并在铸造时采用搅拌频率为50HZ、电磁施加间隔为5秒、磁场强度为10000高斯的电磁铸造工艺，获得晶粒细小的铸造组织，并进行5％预变形加工，其均匀化退火温度为650℃、保温时间为45～60min，从而得到组织细小、成分均匀的直读光谱标样。
对比例2
将合金牌号为C52100合金进行熔炼铸造，退火温度为650℃、保温时间为8小时，得到近等轴晶组织。没有预变形加工处理，程长，能耗高，均匀性差。没有进行电磁铸造。
实施例3
将合金牌号为C18150合金进行熔炼，并在铸造时采用搅拌频率为10HZ、电磁施加间隔为3秒、磁场强度为50高斯的电磁铸造工艺，获得晶粒细小的铸造组织，并进行10％预变形加工，其均匀化退火温度为500℃、保温时间为1小时，从而得到组织细小、成分均匀的直读光谱标样。
对比例3-1
将合金牌号为C18150合金进行熔炼铸造，进行挤压拉伸，退火温度采用500℃，保温时间为4个小时，得到等轴晶组织。流程长，能耗高。不进行电磁铸造。
对比例3-2
将合金牌号为C18150合金进行熔炼铸造，退火温度采用500℃，保温时间为6个小时，得到部分铸态组织。均匀性差。不进行电磁铸造。
可见，实施例3采用了电磁和预变形处理，对比例3-1、3-2，没有电磁和预处理，分别是挤压和铸造，对比例3-1、对比例3-2的工艺存在热处理时间长和微观组织不均匀的问题。
实施例与对比例的对比表格
Figure RE-GDA0002309421340000081
Figure RE-GDA0002309421340000091
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料；
将所述铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料；
对所述中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样。
2.根据权利要求1所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤中:
获得的所述铜合金铸造坯料为黄铜、锡青铜、铬锆铜中的任一种。
3.根据权利要求1所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述通过电磁铸造，获得铜合金铸造坯料的步骤包括：
所述电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用0.01Hz-50Hz；电磁施加间隔采用0秒-5秒；磁场强度采用50高斯-10000高斯。
4.根据权利要求1所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述电磁铸造的工艺参数为：电磁搅拌频率采用10Hz-50HZ；电磁施加间隔采用1秒-5秒；磁场强度采用60高斯-100高斯。
5.根据权利要求4所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述将所述铸造坯料进行预变形加工，获得中间坯料的步骤包括：
所述预变形加工的变形量为1％-10％。
6.根据权利要求1所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述预变形加工的变形量为2％-10％。
7.根据权利要求1所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述对所述中间坯料进行均匀化热处理，得到光谱标样的步骤包括：
所述均匀化热处理的参数为：退火温度350℃-700℃，保温时间30min-60min。
8.根据权利要求2所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述黄铜为C27000或者C37000。
9.根据权利要求2所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述锡青铜为C51910或者C52100。
10.根据权利要求2所述的铜合金光谱标样制备方法，其特征在于：
所述铬锆铜为C18100或者C18150。
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