CN111676388B - 一种改善铝青铜力学性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善铝青铜力学性能的方法；包括有以下步骤：S1、选取金属材料；S2、热熔金属材料；S3、铝青铜铸锭；S4、延缓铝青铜冷却铸锭；S5、铝青铜多级锻造；S6、铝青铜挤压除氧化表层；本发明通过在铝青铜中添加铬、钛和铌实现对铝青铜增加防腐蚀性，并且添加有锌和镍增大铝青铜表面的光泽度，在铝青铜原材料的热熔过程中添加碱土金属的化合物，实现对铝青铜溶液中的渣滓能够实现吸附沉淀在熔炉的底部，将铝青铜内部的渣滓能够过滤除去，并且在铝青铜溶液未铸锭成型的时候，添加覆盖剂实现对铝青铜进行连接和保持铝青铜表面的流动性，并且采用多级锻造和淬火，保持铝青铜结构的紧密型和稳定性。

Description

一种改善铝青铜力学性能的方法
技术领域
本发明属于铝青铜技术领域，具体涉及一种改善铝青铜力学性能的方法。
背景技术
以铝为主要合金元素的铜基合金，是含有铁、锰元素的铝青铜，属于高强度耐热青铜，铝青铜具有许多优良的性能。铝青铜具有很高的强度、硬度和耐磨性，常用来制造齿轮坯料、螺纹等零件。铝青铜具有很好的抗蚀性，因此可用来制造耐腐蚀零件，如螺旋桨、阀门等。铝青铜在冲击作用下不会产生火花，可用来制造无火花工具材料。具有优良的导热系数和稳定的刚度，作为模具材料在拉伸、压延不锈钢板式换热器时不会产生粘模、划伤工件等优点，已成为一种新型模具材料。铝青铜具有形状记忆效应，已经作为形状记忆合金得到发展。铝青铜合金价格相对便宜，成为一些昂贵金属材料的部分替代品，如替代锡青铜、不锈钢、镍基合金等。正是由于铝青铜所具有的优良特性，越来越受到喜爱，在民用和军事工业中起着重要的作用，材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征，然而市面上各种的铝青铜力学性能仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN107663598A所公开的一种铝青铜的制造方法，其虽然实现了对成型后的铝青铜进行合理的淬火与回火处理，使铝青铜具有更好的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性，并具有了更好的力学性能，可以用来铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件，但是并未解决现有现有的铝青铜的内部含有渣滓和铝青铜不能够实现防腐蚀等的问题，为此我们提出一种改善铝青铜力学性能的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善铝青铜力学性能的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善铝青铜力学性能的方法，包括有以下步骤：
S1、选取金属材料：选取以下金属材料，分别为铝、铁、锰、锌、镍、铬、钛、铌和余量铜，并且选取金属材料的质量百分比分别为：铝：8-10%、铁：0.6-1.5%、锰：1.6-3%、锌：0.5-1.5%、镍：0.4-1%、铬：1-2%、钛：1.2-2.2%和铌：2-4%；
S2、热熔金属材料：将S1中的金属材料投放在熔炉中进行热熔，熔炉的温度保持在1800-2000℃，在金属热熔的时候，向熔炉中投放10-25%的碱土金属的化合物；
S3、铝青铜铸锭：将热熔过后的铝青铜溶液投入到石墨槽的内部，然后在金属表面撒上覆盖剂，并且覆盖剂的厚度为0.8mm-1.6mm；
S4、延缓铝青铜冷却铸锭：在石墨槽的底部固定设有工频有芯感应电炉，工频有芯感应电炉的温度保持在500-800℃，实现对石墨槽内部的铝青铜溶液进行缓慢冷凝铸锭；
S5、铝青铜多级锻造：将石墨槽中冷却的铝青铜进行加热，然后对加热过后的铝青铜进行重力锻造，然后在重力锻造之后对铝青铜进行淬火，并且通过相同的步骤锻造三次；
S6、铝青铜挤压除氧化表层：对铝青铜铸锭进行挤压成型，然后通过打磨装置对金属表面进行打磨除去淬火氧化表层。
优选的，所述S1中的铬、钛和铌用于增大铝青铜的表面和内部的耐腐蚀性，所述铬、钛和铌选取一种或者多种同时使用。
优选的，所述S2中的碱土金属的化合物为Na3AlF6和NaF的混合物，所述Na3AlF6和NaF的质量比为6：4。
优选的，所述S2中的熔炉在进行热熔化所有金属材料时保持在1800-2000℃温度下1-2h。
优选的，所述S3中的覆盖剂是采用石墨粉和冰晶石混合制成，所述覆盖剂的配比如下：石墨粉20-40，冰晶石50-70。
优选的，所述S3中的覆盖剂在工频有芯感应电炉的加热下逐渐融入到铝青铜溶液的内部，并且覆盖剂逐渐融化。
优选的，所述S4中的工频有芯感应电炉的温度在保持2-3h后逐渐降低，加速石墨槽中的铝青铜溶液凝固。
优选的，所述S5中的重力锻造中的铝青铜铸锭的温度保持在200-280℃。
优选的，所述S6中的打磨装置上采用的是100#、200#SiC金相砂纸打磨，且打磨时长为8-10min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在铝青铜中添加铬、钛和铌实现对铝青铜增加防腐蚀性，并且添加有锌和镍增大铝青铜表面的光泽度，在铝青铜原材料的热熔过程中添加碱土金属的化合物，实现对铝青铜溶液中的渣滓能够实现吸附沉淀在熔炉的底部，将铝青铜内部的渣滓能够过滤除去，并且在铝青铜溶液未铸锭成型的时候，添加覆盖剂实现对铝青铜进行连接和保持铝青铜表面的流动性，并且采用多级锻造和淬火，保持铝青铜结构的紧密型和稳定性。
附图说明
图1为本发明的步骤结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于,包括有以下步骤：
S1、选取金属材料：选取以下金属材料，分别为铝、铁、锰、锌、镍、铬、钛、铌和余量铜，并且选取金属材料的质量百分比分别为：铝：8%、铁：0.6%、锰：1.6%、锌：0.5%、镍：0.4%、铬：1%、钛：1.2%和铌：2%；
S2、热熔金属材料：将S1中的金属材料投放在熔炉中进行热熔，熔炉的温度保持在1800℃，在金属热熔的时候，向熔炉中投放10%的碱土金属的化合物；
S3、铝青铜铸锭：将热熔过后的铝青铜溶液投入到石墨槽的内部，然后在金属表面撒上覆盖剂，并且覆盖剂的厚度为0.8mm；
S4、延缓铝青铜冷却铸锭：在石墨槽的底部固定设有工频有芯感应电炉，工频有芯感应电炉的温度保持在500℃，实现对石墨槽内部的铝青铜溶液进行缓慢冷凝铸锭；
S5、铝青铜多级锻造：将石墨槽中冷却的铝青铜进行加热，然后对加热过后的铝青铜进行重力锻造，然后在重力锻造之后对铝青铜进行淬火，并且通过相同的步骤锻造三次；
S6、铝青铜挤压除氧化表层：对铝青铜铸锭进行挤压成型，然后通过打磨装置对金属表面进行打磨除去淬火氧化表层。
为了使得铝青铜能够实现防腐蚀，并且使得铝青铜的内部实现防腐蚀，本实施例中，优选的，所述S1中的铬、钛和铌用于增大铝青铜的表面和内部的耐腐蚀性，所述铬、钛和铌选取一种或者多种同时使用。
为了实现对铝青铜内部的渣滓进行除渣，本实施例中，优选的，所述S2中的碱土金属的化合物为Na3AlF6和NaF的混合物，所述Na3AlF6和NaF的质量比为6：4。
为了使得熔炉中金属材料能够快速的进行融化，并且使得金属材料能够实现混合，本实施例中，优选的，所述S2中的熔炉在进行热熔化所有金属材料时保持在1800℃温度下2h。
为了实现对石墨槽中的铝青铜进行覆盖，覆盖剂中的冰晶石使熔体表面 的Al2O3膜迅速溶解，显著提高熔体表面的流动性，从而避免Al2O3在结晶器内壁附近聚集结渣并折入铸锭表层，形成夹杂和冷隔缺陷。同时加入的石墨粉一方面可减少熔体与空气的接触，另一方面随熔体表面金属流入结晶器内壁后可起到润滑作用，本实施例中，优选的，所述S3中的覆盖剂是采用石墨粉和冰晶石混合制成，所述覆盖剂的配比如下：石墨粉50，冰晶石50。
为了使得覆盖剂能够融化进入到铝青铜溶液中，本实施例中，优选的，所述S3中的覆盖剂在工频有芯感应电炉的加热下逐渐融入到铝青铜溶液的内部，并且覆盖剂逐渐融化。
在工频有芯感应电炉进行融化覆盖剂之后，然后逐渐降低，使得铝青铜进行凝固，本实施例中，优选的，所述S4中的工频有芯感应电炉的温度在保持2-3h后逐渐降低，加速石墨槽中的铝青铜溶液凝固。
为了使得铝青铜能够实现重力锻造，使得铝青铜金属能够挤压，排出铝青铜中的孔隙，本实施例中，优选的，所述S5中的重力锻造中的铝青铜铸锭的温度保持在200℃。
为了将铝青铜上的淬火氧化层进行除去，防止氧化层在存储的时候腐蚀铝青铜，本实施例中，优选的，所述S6中的打磨装置上采用的是100#、200#SiC金相砂纸打磨，且打磨时长为8min。
实施例二：
一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于,包括有以下步骤：
S1、选取金属材料：选取以下金属材料，分别为铝、铁、锰、锌、镍、铬、钛、铌和余量铜，并且选取金属材料的质量百分比分别为：铝：10%、铁：1.5%、锰：3%、锌：1.5%、镍：1%、铬：2%、钛：2.2%和铌：4%；
S2、热熔金属材料：将S1中的金属材料投放在熔炉中进行热熔，熔炉的温度保持在2000℃，在金属热熔的时候，向熔炉中投放25%的碱土金属的化合物；
S3、铝青铜铸锭：将热熔过后的铝青铜溶液投入到石墨槽的内部，然后在金属表面撒上覆盖剂，并且覆盖剂的厚度为1.6mm；
S4、延缓铝青铜冷却铸锭：在石墨槽的底部固定设有工频有芯感应电炉，工频有芯感应电炉的温度保持在800℃，实现对石墨槽内部的铝青铜溶液进行缓慢冷凝铸锭；
S5、铝青铜多级锻造：将石墨槽中冷却的铝青铜进行加热，然后对加热过后的铝青铜进行重力锻造，然后在重力锻造之后对铝青铜进行淬火，并且通过相同的步骤锻造三次；
S6、铝青铜挤压除氧化表层：对铝青铜铸锭进行挤压成型，然后通过打磨装置对金属表面进行打磨除去淬火氧化表层。
为了使得铝青铜能够实现防腐蚀，并且使得铝青铜的内部实现防腐蚀，本实施例中，优选的，所述S1中的铬、钛和铌用于增大铝青铜的表面和内部的耐腐蚀性，所述铬、钛和铌选取一种或者多种同时使用。
为了实现对铝青铜内部的渣滓进行除渣，本实施例中，优选的，所述S2中的碱土金属的化合物为Na3AlF6和NaF的混合物，所述Na3AlF6和NaF的质量比为6：4。
为了使得熔炉中金属材料能够快速的进行融化，并且使得金属材料能够实现混合，本实施例中，优选的，所述S2中的熔炉在进行热熔化所有金属材料时保持在2000℃温度下1h。
为了实现对石墨槽中的铝青铜进行覆盖，覆盖剂中的冰晶石使熔体表面 的Al2O3膜迅速溶解，显著提高熔体表面的流动性，从而避免Al2O3在结晶器内壁附近聚集结渣并折入铸锭表层，形成夹杂和冷隔缺陷。同时加入的石墨粉一方面可减少熔体与空气的接触，另一方面随熔体表面金属流入结晶器内壁后可起到润滑作用，本实施例中，优选的，所述S3中的覆盖剂是采用石墨粉和冰晶石混合制成，所述覆盖剂的配比如下：石墨粉40，冰晶石60。
为了使得覆盖剂能够融化进入到铝青铜溶液中，本实施例中，优选的，所述S3中的覆盖剂在工频有芯感应电炉的加热下逐渐融入到铝青铜溶液的内部，并且覆盖剂逐渐融化。
在工频有芯感应电炉进行融化覆盖剂之后，然后逐渐降低，使得铝青铜进行凝固，本实施例中，优选的，所述S4中的工频有芯感应电炉的温度在保持2-3h后逐渐降低，加速石墨槽中的铝青铜溶液凝固。
为了使得铝青铜能够实现重力锻造，使得铝青铜金属能够挤压，排出铝青铜中的孔隙，本实施例中，优选的，所述S5中的重力锻造中的铝青铜铸锭的温度保持在280℃。
为了将铝青铜上的淬火氧化层进行除去，防止氧化层在存储的时候腐蚀铝青铜，本实施例中，优选的，所述S6中的打磨装置上采用的是100#、200#SiC金相砂纸打磨，且打磨时长为10min。
本发明的工作原理及使用流程：
第一步、选取金属材料：选取以下金属材料，分别为铝、铁、锰、锌、镍、铬、钛、铌和余量铜，并且选取金属材料的质量百分比分别为：铝：10%、铁：1.5%、锰：3%、锌：1.5%、镍：1%、铬：2%、钛：2.2%和铌：4%；
第二步、热熔金属材料：将S1中的金属材料投放在熔炉中进行热熔，熔炉的温度保持在2000℃，在金属热熔的时候，向熔炉中投放25%的碱土金属的化合物；
第三步、铝青铜铸锭：将热熔过后的铝青铜溶液投入到石墨槽的内部，然后在金属表面撒上覆盖剂，并且覆盖剂的厚度为1.6mm；
第四步、延缓铝青铜冷却铸锭：在石墨槽的底部固定设有工频有芯感应电炉，工频有芯感应电炉的温度保持在800℃，实现对石墨槽内部的铝青铜溶液进行缓慢冷凝铸锭；
第五步、铝青铜多级锻造：将石墨槽中冷却的铝青铜进行加热，然后对加热过后的铝青铜进行重力锻造，然后在重力锻造之后对铝青铜进行淬火，并且通过相同的步骤锻造三次；
第六步、铝青铜挤压除氧化表层：对铝青铜铸锭进行挤压成型，然后通过打磨装置对金属表面进行打磨除去淬火氧化表层。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于,包括有以下步骤：
S1、选取金属材料：选取以下金属材料，分别为铝、铁、锰、锌、镍、铬、钛、铌和余量铜，并且选取金属材料的质量百分比分别为：铝：8-10%、铁：0.6-1.5%、锰：1.6-3%、锌：0.5-1.5%、镍：0.4-1%、铬：1-2%、钛：1.2-2.2%和铌：2-4%；
S2、热熔金属材料：将S1中的金属材料投放在熔炉中进行热熔，熔炉的温度保持在1800-2000℃，在金属热熔的时候，向熔炉中投放10-25%的碱土金属的化合物，碱土金属的化合物为Na3AlF6和NaF的混合物，所述Na3AlF6和NaF的质量比为6：4；
S3、铝青铜铸锭：将热熔过后的铝青铜溶液投入到石墨槽的内部，然后在金属表面撒上覆盖剂，覆盖剂是采用石墨粉和冰晶石混合制成，所述覆盖剂的配比如下：石墨粉20-40，冰晶石50-70，并且覆盖剂的厚度为0.8mm-1.6mm；
S4、延缓铝青铜冷却铸锭：在石墨槽的底部固定设有工频有芯感应电炉，工频有芯感应电炉的温度保持在500-800℃，实现对石墨槽内部的铝青铜溶液进行缓慢冷凝铸锭；
S5、铝青铜多级锻造：将石墨槽中冷却的铝青铜进行加热，然后对加热过后的铝青铜进行重力锻造，然后在重力锻造之后对铝青铜进行淬火，并且通过相同的步骤锻造三次；
S6、铝青铜挤压除氧化表层：对铝青铜铸锭进行挤压成型，然后通过打磨装置对金属表面进行打磨除去淬火氧化表层。
2.根据权利要求1所述的一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于：所述S2中的熔炉在进行热熔化所有金属材料时保持在1800-2000℃温度下1-2h。
3.根据权利要求1所述的一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于：所述S3中的覆盖剂在工频有芯感应电炉的加热下逐渐融入到铝青铜溶液的内部，并且覆盖剂逐渐融化。
4.根据权利要求1所述的一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于：所述S4中的工频有芯感应电炉的温度在保持2-3h后逐渐降低，加速石墨槽中的铝青铜溶液凝固。
5.根据权利要求1所述的一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于：所述S5中的重力锻造中的铝青铜铸锭的温度保持在200-280℃。
6.根据权利要求1所述的一种改善铝青铜力学性能的方法，其特征在于：所述S6中的打磨装置上采用的是100#、200#SiC金相砂纸打磨，且打磨时长为8-10min。
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