CN112458325A - 一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法 - Google Patents

一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，制备步骤为：(1)铜粉和锡粉混合熔化后，向金属液中加入钆粉，浇铸成型；(2)将铸件加热至500～600℃范围内保温10～30min，保温结束后，先空冷至250±20℃，再水淬至常温；(3)将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内表面处理；(4)将步骤(3)处理后的铸件加热至300～330℃范围内保温40～60min，保温结束后，水淬至常温，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。本发明制备的铜合金具有高强度高耐磨性性能，相比于传统铸造铜锡合金，应用前景更加广阔，适用于力学性能要求较高的场合。

Description

一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，特别涉及一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法。
背景技术
高性能铜合金是国民经济的重要材料。纯铜具有优良的导电性，但是它的抗拉强度，通常最高只能达到350MPa，不能满足高速发展的航空航天、电子工业、交通运输、国防工业等部门的需求。因此，需要研究开发高性能铜合金材料，满足不断发展的国民经济新需求。高性能铜合金材料的研究主要集中在高强耐磨铜合金、高纯化铜和铜基复合材料等方面，发展方向是研发高强、高导、耐磨、耐蚀、低成本的高性能铜合金。虽然我国已经成为世界铜合金生产和消费的第一大国，但在高性能铜合金材料开发和熔炼技术等方面与世界先进水平还存在较大的差距。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉和锡粉作为原料，将所述铜粉和锡粉按比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤2～3次，烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±20℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌过程中向金属液中加入钆粉，加料完成后继续搅拌10～20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成型；
(2) 将铸件加热至500～600℃范围内保温10～30min，保温结束后，先空冷至250±20℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5～0.8cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，所述铝网与阴极盘接触；合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至60Pa以下，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至500Pa以上，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至30Pa以下后，开始调节直流脉冲电压至600～620V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至180～200Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:1～5:0.2～0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至150～200℃时，设定炉内压至400～450Pa，设定炉内温度至400～420℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8～10h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至30Pa以下后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至300～330℃范围内保温40～60min，保温结束后，水淬至常温，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
进一步地，按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例将铜粉和锡粉混合均匀形成混合物；所述步骤(1)中，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，所述钆粉为过300目筛网的粉末。
进一步地，所述铜粉和锡粉均为过500目筛网的粉末。
本发明的有益效果在于：本发明制备的铜合金具有高强度高耐磨性性能，相比于传统铸造铜锡合金，应用前景更加广阔，适用于力学性能要求较高的场合。
附图说明
图1为实施例中阴极盘上镍块、T8钢块和铸件摆放位置的俯视图；
图2为对比例3中阴极盘上镍块、T8钢块和铸件摆放位置的俯视图；
图3为各实施例和对比例测试结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉(99.99%,wt%)和锡粉(99.99%,wt%)作为原料，铜粉和锡粉过500目筛网，将过筛后的铜粉和锡粉按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤3次，90±5℃环境下烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±10℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌速度保持30r/min，搅拌过程中向金属液中加入钆粉(99.9%,wt%)，所述钆粉为过300目筛网的粉末，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，加料完成后继续搅拌20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成10条圆棒型，圆棒的直径范围为4±0.22cm，长度范围为18±0.2cm；
(2) 将铸件加热至500℃范围内保温10min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件1和离子渗氮炉的阴极盘2通过陶瓷片3隔开，陶瓷片3的厚度为0.5cm，阴极盘2上还放置有镍块4和T8钢块5，如图1所示，镍块4和T8钢块5各四块且环绕铸件1间隔排列，镍块4、T8钢块5和铸件1罩在铝网6内，铝网6与阴极盘2接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至52Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至516Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至27Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至184Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:1:0.2；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至181℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至24Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至300℃范围内保温60min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
实施例2
一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉(99.99%,wt%)和锡粉(99.99%,wt%)作为原料，铜粉和锡粉过500目筛网，将过筛后的铜粉和锡粉按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤3次，90±5℃环境下烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±10℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌速度保持30r/min，搅拌过程中向金属液中加入钆粉(99.9%,wt%)，所述钆粉为过300目筛网的粉末，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，加料完成后继续搅拌20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成10条圆棒型，圆棒的直径范围为4±0.19cm，长度范围为18±0.3cm；
(2) 将铸件加热至520℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，阴极盘上铸件、镍块和T8钢块的排布方式和实施例1完全相同，所述铝网与阴极盘接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至47Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至528Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至24Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至191Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:3:0.2；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至166℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至310℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
实施例3
一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉(99.99%,wt%)和锡粉(99.99%,wt%)作为原料，铜粉和锡粉过500目筛网，将过筛后的铜粉和锡粉按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤3次，90±5℃环境下烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±10℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌速度保持30r/min，搅拌过程中向金属液中加入钆粉(99.9%,wt%)，所述钆粉为过300目筛网的粉末，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，加料完成后继续搅拌20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成20条圆棒型，圆棒的直径范围为4±0.19cm，长度范围为18±0.2cm；
(2) 将其中8条铸件加热至560℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，阴极盘上铸件、镍块和T8钢块的排布方式和实施例1完全相同，所述铝网与阴极盘接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至32Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至570Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至28Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至187Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:4:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至175℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至320℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
实施例4
一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉(99.99%,wt%)和锡粉(99.99%,wt%)作为原料，铜粉和锡粉过500目筛网，将过筛后的铜粉和锡粉按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤3次，90±5℃环境下烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±10℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌速度保持30r/min，搅拌过程中向金属液中加入钆粉(99.9%,wt%)，所述钆粉为过300目筛网的粉末，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，加料完成后继续搅拌20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成10条圆棒型，圆棒的直径范围为4±0.20cm，长度范围为18±0.3cm；
(2) 将铸件加热至600℃范围内保温10min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，阴极盘上铸件、镍块和T8钢块的排布方式和实施例1完全相同，所述铝网与阴极盘接触；合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至55Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至532Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至26Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至182Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:5:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至193℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至22Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至330℃范围内保温40min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
对比例1
一种铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 取铜粉(99.99%,wt%)和锡粉(99.99%,wt%)作为原料，铜粉和锡粉过500目筛网，将过筛后的铜粉和锡粉按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤3次，90±5℃环境下烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±10℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌速度保持30r/min，搅拌20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成10条圆棒型，圆棒的直径范围为4±0.16cm，长度范围为18±0.3cm；
(2) 将铸件加热至560℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，阴极盘上铸件、镍块和T8钢块的排布方式和实施例1完全相同，所述铝网与阴极盘接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至33Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至570Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至26Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至187Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:4:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至175℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至320℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得本对比例的铜合金。
对比例2
一种铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 将实施例3步骤(1)制备的同一批次4根圆棒型铸件加热至560℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(2) 将本对比例步骤(1)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，铸件罩在铝网内，铝网与阴极盘接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至32Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至570Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至28Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至187Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:4:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至175℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件加热至320℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得本对比例所述的铜合金。
对比例3
一种铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 将实施例3步骤(1)制备的同一批次的4根圆棒型铸件加热至560℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(2) 将本对比例步骤(1)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有T8钢块，所述T8钢块和铸件罩在铝网内，阴极盘上铸件和T8钢块的排布方式如图2所示，所述铝网与阴极盘接触。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至32Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至570Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至28Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至187Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:4:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至175℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件加热至320℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得本对比例所述的铜合金。
对比例4
一种铜合金的制备方法，其制备步骤为：
(1) 将实施例3步骤(1)制备的同一批次的4根圆棒型铸件加热至560℃范围内保温20min，保温结束后，先空冷至250℃，再水淬至常温；
(2) 将本对比例步骤(1)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，阴极盘上铸件、镍块和T8钢块的排布方式和实施例1完全相同。合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至32Pa，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至570Pa，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至28Pa后，开始调节直流脉冲电压至600V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至187Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:4:0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至175℃时，设定炉内压至400Pa，设定炉内温度至400℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至28Pa后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件加热至320℃范围内保温50min，保温结束后，水淬至常温，布轮抛光亮，即获得本对比例所述的铜合金。
实施例5
将实施例1～4和对比例1～4制得的铜合金材料分别按国家标准GB/T 4505-2017测试抗拉强度，用维氏硬度计测试表面硬度值，取算数平均值，结果如图3所示。由图3可知，在铜合金熔炼铸造过程中掺入钆粉，能够显著影响铜合金的抗拉强度，这可能是钆粉影响铸造过程中的形核过程和晶粒形态的关系。表面处理工艺显著影响铜合金的表面硬度，当对其抗拉强度影响较小。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
(1) 取铜粉和锡粉作为原料，将所述铜粉和锡粉按比例混合均匀，混合物用丙酮洗涤2～3次，烘干；烘干后在氩气保护环境中加热至1150±20℃熔化，熔化后用石墨棒搅拌金属液，搅拌过程中向金属液中加入钆粉，加料完成后继续搅拌10～20min，搅拌完成后立即进行砂型铸造浇铸成型；
(2) 将铸件加热至500～600℃范围内保温10～30min，保温结束后，先空冷至250±20℃，再水淬至常温；
(3) 将步骤(2)处理后的铸件置于离子渗氮炉内，铸件和离子渗氮炉的阴极盘通过陶瓷片隔开，陶瓷片的厚度为0.5～0.8cm，阴极盘上还放置有镍块和T8钢块，所述镍块、T8钢块和铸件罩在铝网内，所述铝网与阴极盘接触；合上离子渗氮炉，启动罗茨泵对炉内抽真空至60Pa以下，再打开氢气瓶阀充入氢气至炉内压至500Pa以上，然后关闭氢气瓶阀，直到炉内压再次下降至30Pa以下后，开始调节直流脉冲电压至600～620V，在离子渗氮炉的内壁阳极和阴极盘之间加载电压，调节占空比至产生辉光放电，然后同时充入氢气、氩气和氯化氢调节炉内压至180～200Pa，所述氢气、氩气和氯化氢的体积流量比为氢气:氩气:氯化氢=100:1～5:0.2～0.3；在不打弧的基础上调高占空比开始升温，当炉内温度上升至150～200℃时，设定炉内压至400～450Pa，设定炉内温度至400～420℃，在不产生弧光放电现象的基础上进一步调高占空比升温，至炉内温度到达设定温度时开始计时，保温8～10h后，占空比调至0点，关闭电压，关闭各气瓶的气瓶阀，关闭设定的炉内压和温度，罗茨泵将炉内压抽至30Pa以下后，关闭罗茨泵，打开氩气气瓶阀，将炉内压充至一个标准大气压，然后停止充气，炉内铸件随炉冷却至常温后，打开离子渗氮炉，将铸件取出；
(4) 将步骤(3)处理后的铸件加热至300～330℃范围内保温40～60min，保温结束后，水淬至常温，即获得所述高强度高耐磨性铜合金。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其特征在于，按原子百分数为Cu88Sn12(at%)的比例将铜粉和锡粉混合均匀形成混合物；所述步骤(1)中，钆粉的加入量为铜粉和锡粉混合总质量的1/600，所述钆粉为过300目筛网的粉末。
3.根据权利要求2所述的一种高强度高耐磨性铜合金的制备方法，其特征在于，所述铜粉和锡粉均为过500目筛网的粉末。
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