CN112440031A - 一种铜锰镍钎料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：Mn：9.0％～16.0％，Ni：1.0％～5.0％，Al：0.0002％～0.30％，Fe：0.0001％～0.10％，Si：0.0001％～0.10％，Sn：0.001％～1.0％，Zn：0.0001％～1.0％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。或，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。通过控制Mn和Ni的含量，同时控制Al、Fe、Si、Zn等元素的含量，可以提高钎料线坯的内在质量，保证后续生产的钎料具有优良的力学性能和耐磨性能。

Description

一种铜锰镍钎料及其制备方法

技术领域

本发明属于本发明属于有色金属冶金和加工领域，具体涉及一种铜锰镍钎料及其制备方法。

背景技术

铜锰镍钎料国内外市场具有一定的需求，特别是在石油、化工、煤矿、船舶等领域具有广泛应用。长期以来国内外生产铜锰镍钎料的企业面临生产效率低、能耗大、生产周期长、杂质含量高、线坯表面易氧化和内部组织不均匀，组织粗大容易发生缺陷，不利于后续钎料的拉拔生产等缺点，且在钎料后续拉拔过程中会进行多次退火，浪费了能源。所生产的钎料表面质量差，由于钎料杂质含量较高，熔池流动性和浸润性较差，容易造成焊缝开裂，出现未熔合和未焊透等焊接缺陷。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种铜锰镍钎料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：9.0％～16.0％，Ni：1.0％～5.0％，Al：0.0002％～0.30％，Fe：0.0001％～0.10％，Si：0.0001％～0.10％，Sn：0.001％～1.0％，Zn：0.0001％～1.0％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

可选的，以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.007％～0.13％。

可选的，以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.05％。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种铜锰镍钎料的制备方法，用于制备上述铜锰镍钎料，所述方法包括如下步骤：

获得所述化学成分的钎料线坯；

将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物；

将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物；

将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物；

将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料。

可选的，所述将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，具体包括：

将所述钎料线坯进行至少3次的第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，所述第一拉拔产物直径为所述钎料线坯直径的39-66％。

可选的，所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，具体包括：

将所述第一拉拔产物进行退火处理，其中，退火温度为680℃-720℃，退火时间为2-4h；

后炉内冷却至温度≤300℃，后自然冷却至常温，获得退火产物。

可选的，所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，之前还包括：

将所述第一拉拔产物进行收线成卷。

可选的，所述将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物，具体包括：

将所述退火产物进行至少3次的第二拉拔处理，获得第二拉拔产物，所述第二拉拔产物直径为所述第一拉拔产物直径直径的15-64％；

所述第二拉拔处理过程中，配合进行退火处理和表面刮削处理。

可选的，所述将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料，具体包括：

将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，后依次进行光亮化处理、定径和收线成卷，

获得铜锰镍钎料。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：Mn：9.0％～16.0％，Ni：1.0％～5.0％，Al：0.0002％～0.30％，Fe：0.0001％～0.10％，Si：0.0001％～0.10％，Sn：0.001％～1.0％，Zn：0.0001％～1.0％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。或，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

通过控制Mn和Ni的含量，同时控制Al、Fe、Si、Zn等元素的含量，可以提高钎料线坯的内在质量，保证后续生产的钎料具有优良的力学性能和耐磨性能。

采用本发明实施例提供得铜锰镍钎料的制备方法制备的铜锰镍钎料，可实现最佳的加工工艺性及产品性能，成品钎料表面光亮，无划伤、毛刺、凹陷、色差等缺陷，钎焊过程中杂质含量少，熔池的铜水流动性和浸润性极佳，钎焊工艺性能好，机械性能优良，耐磨性能好，适合专探钻头的补焊，铜合金与钢材的连接焊和钎焊，能广泛适用于石油、化工、煤矿、船舶、工程机械等各行各业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的铜锰镍钎料的制备方法的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

作为一种典型的实施方式，提供一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：9.0％～16.0％，Ni：1.0％～5.0％，Al：0.0002％～0.30％，Fe：0.0001％～0.10％，Si：0.0001％～0.10％，Sn：0.001％～1.0％，Zn：0.0001％～1.0％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

可选的，以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.007％～0.13％。

可选的，以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.05％。

作为另一种典型的实施方式，提供一种铜锰镍钎料，以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

如图1所示，作为另一种典型的实施方式，还提供一种铜锰镍钎料的制备方法，用于制备上述铜锰镍钎料，所述方法包括如下步骤：

S1.获得所述化学成分的钎料线坯；

S2.将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物；

S3.将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物；

S4.将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物；

S5.将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料。

上引连铸工艺，具体为利用浸入负压将铜锰镍合金金属液吸入结晶器，并在结晶器内经过一次冷却，再进入二次冷却器进行冷却，线坯引出入经收线机卷绕成卷，然后继续拉伸加工。

通过上引连铸工艺，使生产出来的铜锰镍线坯具有优良的表面，表面没有被氧化，杂质氧含量极低，通过金相和化学成分分析，内部组织均匀细小，化学成分稳定，线坯具有优良的力学性能，特别是塑韧性优良，为线坯的后续拉拔减轻了难度，极大地降低了能耗，提高了生产效率；同时，配合上引连铸工艺，进一步抛弃目前通常的挤压工艺，而采用拉拔工艺，使其质量稳定，同时还进一步缩短了生产时间，降低了能耗；由于采用上引连铸+拉拔工艺，只需采用两步退火即可，更进一步降低了能耗，提高了效率；特定的退火、冷却温度、时间，配合上引连铸和拉拔工艺，确保了产品质量。三者的有机结合，使得制备的铜锰镍线坯具有优良的表面，在钎焊过程中杂质少，熔池流动性和浸润性优良，钎缝不开裂，力学性能好。

作为一种优选的实施方式，所述将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，具体包括：

将所述钎料线坯进行至少3次的第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，所述第一拉拔产物直径为所述钎料线坯直径的39-66％。

将所述钎料线坯进行至少3次的第一拉拔处理的目的在于：减少钎料线坯直径，得到相应规格半成品，保证后续得到相应直径产品。

控制第一拉拔产物直径为所述钎料线坯直径的39-66％的目的在于：减少钎料线坯直径，得到相应规格半成品，保证后续得到相应直径产品。

作为一种优选的实施方式，所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，具体包括：

将所述第一拉拔产物进行退火处理，其中，退火温度为680℃-720℃，退火时间为2-4h；

后炉内冷却至温度≤300℃，后自然冷却至常温，获得退火产物。

退火处理中，控制退火温度为680℃-720℃，退火时间为2-4h，目的在于：使钎料半成品软化，便于后续拉拔。

后炉内冷却至温度≤300℃，目的在于：防止钎料半成品线材氧化。

作为一种优选的实施方式，所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，之前还包括：

将所述第一拉拔产物进行收线成卷。

收线成卷的目的在于：便于后续拉拔生产。

作为一种优选的实施方式，所述将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物，具体包括：

将所述退火产物进行至少3次的第二拉拔处理，获得第二拉拔产物，所述第二拉拔产物直径为所述第一拉拔产物直径直径的15-64％；

所述第二拉拔处理过程中，配合进行退火处理和表面刮削处理。

将所述退火产物进行至少3次的第二拉拔处理的目的在于：减少钎料线坯直径，得到相应规格半成品，保证后续得到相应直径产品。

控制第二拉拔产物直径为所述第一拉拔产物直径的15-64％的目的在于：减少钎料线坯直径，得到相应规格半成品，保证后续得到相应直径产品。

第二拉拔处理过程中，配合进行退火处理和表面刮削处理的目的在于：以进一步提高质量。

作为一种优选的实施方式，所述将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料，具体包括：

将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，后依次进行光亮化处理、定径和收线成卷，获得铜锰镍钎料。

下面以具体实施例对本申请提供的铜锰镍钎料及其制备方法进行描述。

实施例1：

以生产GB/T 6418-2008《铜基钎料》标准中的铜锰镍BCu84MnNi为例，以一炉熔炼0.5吨计算，钎料化学成分按Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu。进行配料，确定需要添加的原材料种类和比例，依次加入到熔炼炉，然后加入木炭覆盖，原材料熔化后搅拌均匀，再进行炉前取样化验分析，化验结果必须达到GB/T 6418-2008中铜锰镍BCu84MnNi的化学成分要求。化验合格后升温对熔液进行除渣，然后将熔液倒入保温炉内保温和精炼，再进行除渣，并用木炭覆盖熔液，保温炉内的熔液温度应控制在1020℃～1150℃之间，然后通过金属结晶器和牵引装置对其铜锰镍BCu84MnNi线坯进行上引连铸，得到的钎料线坯直径为φ8mm，再将牵引的焊丝线坯进行收线成卷。将收线成卷的线坯进行拉拔到φ5.5mm，在将钎料线坯经700±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，然后在将钎料线坯进行拉拔到φ2.2mm，再进行700±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，以降低强度，提高材料的塑韧性，便于后续拉拔。拉拔退火后的钎料线坯可以生产不同规格的铜锰镍钎料，以两种典型的铜锰镍规格为例。

A、生产直径为φ2.0mm的钎料：

将拉拔退火后直径为φ2.2mm钎料线坯进行表面刮削光亮处理，去除线坯表面的油污和氧化物，然后通过通过定径模具将钎料线坯拉拔到2.0mm收卷，然后将收卷好的钎料线坯进行层绕分卷，最后检验包装。

B、生产直径为φ1.2mm的MIG钎料：

将拉拔退火后直径为φ2.2mm钎料线坯进行表面刮削光亮处理，去除线坯表面的油污和氧化物，然后通过通过定径模具将钎料线坯拉拔到2.0mm收卷，然后通过水箱拉丝机将焊丝拉拔到φ1.2mm，进入水箱拉丝机拉拔处理→φ2.0mm→φ1.75mm→φ1.61mm→φ1.39mm→φ1.28mm→φ1.2mm→收线成卷，将收线成卷的成品钎料通过MIG焊丝层绕机进行分卷层绕，贴上钎料牌号，进行检验包装。

实施例2：

以生产GB/T 6418-2008《铜基钎料》标准中的铜锰镍BCu84MnNi为例，以一炉熔炼0.5吨计算，钎料化学成分按Mn：13.25％，Ni：4.45％，Al：0.04％，Fe：0.005％，Si：0.002％，Sn：0.018％，Zn：0.003％，余量为Cu。进行配料，确定需要添加的原材料种类和比例，依次加入到熔炼炉，然后加入木炭覆盖，原材料熔化后搅拌均匀，再进行炉前取样化验分析，化验结果必须达到GB/T 6418-2008中铜锰镍BCu84MnNi的化学成分要求。化验合格后升温对熔液进行除渣，然后将熔液倒入保温炉内保温和精炼，再进行除渣，并用木炭覆盖熔液，保温炉内的熔液温度应控制在1020℃～1150℃之间，然后通过金属结晶器和牵引装置对其铜锰镍BCu84MnNi线坯进行上引连铸，得到的钎料线坯直径为φ8mm，再将牵引的焊丝线坯进行收线成卷。将收线成卷的线坯进行拉拔到φ5.5mm，在将钎料线坯经700±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，然后在将钎料线坯进行拉拔到φ2.2mm，再进行700±20℃×3±1h的退火处理，再冷却至300℃以下，取出退火炉空冷至室温，以降低强度，提高材料的塑韧性，便于后续拉拔。拉拔退火后的钎料线坯可以生产不同规格的铜锰镍钎料，以两种典型的铜锰镍规格为例。

实施例3：

表一BCu84MnNi钎料线坯的化学成分 重量百分比％

生产方式	Cu	Mn	Ni
				上引连铸	余量	13.25	4.45
模铸	余量	13.17	4.42

表二BCu84MnNi钎料线坯杂质元素含量 重量百分比％

生产方式	O	Al	Fe	Si	Zn
						上引连铸	0.0002	0.004	0.005	0.024	0.003
模铸	0.0068	0.008	0.0657	0.050	0.004

表三BCu84MnNi钎料线坯的力学性能

表四BCu84MnNi钎料φ1.2mm钎料熔敷金属力学性能(MIG钎焊)

抗拉强度RM/MPa	HB硬度	伸长率A/％	备注
				495	140	19	99.99％Ar焊接

从表中数据可知，通过控制钎料线坯中O、Al、Fe、Si、Zn等元素的含量，能够使钎料线坯具有优良的力学性能，保证钎料线坯后续拉拔顺畅，使生产出的成品钎料钎焊过程杂质含量低，钎焊接头力学性能优良，配合上引连铸工艺，可使杂质氧含量极低。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铜锰镍钎料，其特征在于：以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：9.0％～16.0％，Ni：1.0％～5.0％，Al：0.0002％～0.30％，Fe：0.0001％～0.10％，Si：0.0001％～0.10％，Sn：0.001％～1.0％，Zn：0.0001％～1.0％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的铜锰镍钎料，其特征在于：以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.007％～0.13％。

3.根据权利要求1或2所述的铜锰镍钎料，其特征在于：以质量分数计，所述Al的含量如下：Al：0.05％。

4.一种铜锰镍钎料，其特征在于：以质量分数计，所述钎料的化学成分如下：

Mn：13.68％，Ni：4.28％，Al：0.05％，Fe：0.007％，Si：0.003％，Sn：0.005％，Zn：0.019％，余量为Cu及不可避免的杂质元素。

5.一种铜锰镍钎料的制备方法，用于制备权利要求1-4任一项所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

通过上引连铸工艺，获得所述化学成分的钎料线坯；

将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物；

将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物；

将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物；

将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料。

6.根据权利要求5所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述将所述钎料线坯进行第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，具体包括：

将所述钎料线坯进行至少3次的第一拉拔处理，获得第一拉拔产物，所述第一拉拔产物直径为所述钎料线坯直径的39-66％。

7.根据权利要求5所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，具体包括：

将所述第一拉拔产物进行退火处理，其中，退火温度为680℃-720℃，退火时间为2-4h；

后炉内冷却至温度≤300℃，后自然冷却至常温，获得退火产物。

8.根据权利要求5所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述将所述第一拉拔产物进行退火处理，后依次进行炉内冷却和自然冷却，获得退火产物，之前还包括：

将所述第一拉拔产物进行收线成卷。

9.根据权利要求5所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述将所述退火产物进行第二拉拨处理，获得第二拉拔产物，具体包括：

将所述退火产物进行至少3次的第二拉拔处理，获得第二拉拔产物，所述第二拉拔产物直径为所述第一拉拔产物直径直径的15-64％；

所述第二拉拔处理过程中，配合进行退火处理和表面刮削处理。

10.根据权利要求5所述的铜锰镍钎料，其特征在于：所述将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，获得铜锰镍钎料，具体包括：

将所述第二拉拔产物进行表面刮削处理，后依次进行光亮化处理、定径和收线成卷，获得铜锰镍钎料。

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