CN113136501A - 一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 - Google Patents
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113136501A CN113136501A CN202110422297.0A CN202110422297A CN113136501A CN 113136501 A CN113136501 A CN 113136501A CN 202110422297 A CN202110422297 A CN 202110422297A CN 113136501 A CN113136501 A CN 113136501A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- blank
- nickel
- heat treatment
- density
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法。本发明方法包括：配料铜70～85%、镍6～8%、铌0.6～1.1%，余量为铁和不可避免的杂质元素，熔融铸坯得到初坯；依次进行550～580°C热处理和880～920°C热处理，得到毛坯；冷轧毛坯后依次进行740～755°C和620～630°C退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。本发明通过对热处理工艺的改进并配合冷轧，实现微观层面合金晶粒的调整控制，较大幅度地提高了合金的密度，对合金力学性能产生了显著的优化；通过热处理的方式实现镍元素的有效扩散，在合金表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，使得合金的抗氧化性能得到显著的提升。
Description
技术领域
本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法。
背景技术
镍铜合金是一种主要有镍、铜和铁三种元素组成的合金，其具有良好的力学性能和通常情况下较优的耐腐蚀性能，容易加工，无磁性，是制造行波管和其他电子管较好的结构材料。还可作为航空发动机的结构材料。是一种具有广泛应用的重要合金材料。
但是，现有的镍铜合金普遍存在密度较低的问题，导致现有的镍铜合金实际如导电性、耐电化学腐蚀、耐高压、导热性以及热膨胀系数等多方面性能还存在较大的优化和提升的空间。
发明内容
为解决现有的镍铜合金普遍密度较低，实际抗氧化性能较为有限，在高温条件下容易氧化，并且用于潮湿环境中非常容易产生电化学氧化，耐电化学腐蚀性能弱等问题，本发明提供了一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法。
本发明的目的在于：
一、提高镍铜合金的密度，使其具备高密度合金的种种优势；
二、确保显著提高镍铜合金的抗氧化性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜70～85％、镍6～8％、铌0.6～1.1％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于保护气氛中于550～580℃条件下进行热处理，得到粗坯；
4)将粗坯置于保护气氛中于880～920℃条件下进行热处理，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，随后依次进行740～755℃和620～630℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
在本发明技术方案中，配料采用低镍含量降低整体的合金成本。而在制备过程中，首先在初次热处理时形成铁铜配合实现析出强化，使得合金表面形成铁铜配合的析出强化相，所析出的强化相为亚稳态的Cu-Fe粒子，基本以面心立方结构的晶粒为主，同时经研究表明，该亚稳态的Cu-Fe粒子能够有效提高合金的力学性能，但其会明显阻碍位错运动，导致合金本身难以进一步进行有效轧制。而后续的880～920℃热处理，则是通过铌和镍的配合，两者在热处理过程中于晶界、位错处产生不均匀粒子(γ′)析出，不均匀粒子沿着在树枝状晶界上热处理期间由位错形成的曲线沉淀，能够形成条带状对晶粒进行分割，同时使得镍向合金表面析出，使得合金表面产生以镍为主要成分的结构，提高合金表面的镍含量，对亚稳态的Cu-Fe粒子进行覆盖，以便后续退火处理时在合金表面形成相对均匀致密的氧化镍膜层，以大幅度提升合金的抗氧化性能，尤其是合金的抗电化学腐蚀性能。
作为优选，
步骤1)配料按照以下质量比进行：
铜79～81％，镍6.8～7.3％，铌0.8～0.95％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
上述配比的情况下，能够进一步精确化控制合金品质，确保合金品质稳定。铜含量过低或过高均容易导致亚稳态Cu-Fe粒子析出量减少，导致合金密度无法得到有效提高。而铌含量过高容易导致合金的产生脆化，铌含量过低无法起到良好的协同改进效果。
作为优选，
步骤3)所述热处理时长为160～180min。
热处理时长过短会导致铁铜元素无法形成良好的扩散效果，导致其实际亚稳态Cu-Fe粒子形成量较少，对于力学性能的提升效果并不显著。而热处理时间过长，不但会产生能耗浪费，还会导致亚稳态Cu-Fe粒子结构进一步改变，形成稳态体心立方结构，导致力学性能下降。
作为优选，
步骤4)所述热处理时长为4～6h。
步骤4)的热处理过程主要目的在于在合金的晶界、位错处产生不均匀粒子，因此热处理时间过短，则无法形成不均匀粒子，无法形成镍的有效扩散，提高合金的抗氧化性能，而过长时间的热处理则容易导致合金产生脆性，导致合金在冷轧过程中易产生裂纹甚至破碎。
作为优选，
步骤5)所述冷轧的轧速为60～75mm/min。
由于步骤4)的热处理，使得合金在高速冷轧过程容易产生破碎的问题，因此需要控制冷轧的轧速较为适中。
作为优选，
步骤5)所述740～755℃退火时间为50～70min；
步骤5)所述620～630℃退火时间为2～2.5h。
较高温度的退火能够有效修补步骤3)和步骤4)过程产生的、对合金力学性能存在不利影响的缺陷，而较低温的退火则能够有效消除合金的内应力，使得合金具有更优的强韧性。
本发明的有益效果是：
1)本发明通过对热处理工艺的改进并配合冷轧，实现微观层面合金晶粒的调整控制，较大幅度地提高了合金的密度，对合金力学性能产生了显著的优化；
2)通过热处理的方式实现镍元素的有效扩散，在合金表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，使得合金的抗氧化性能得到显著的提升。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
本发明实施例中所用镍铜合金均为NCu40-2-1合金。
实施例1
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜70％、镍8％、铌1.1％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于氮气气氛中于550℃条件下进行热处理160min，得到粗坯；
4)将粗坯置于氮气气氛中于880℃条件下进行热处理4h，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，轧速为75mm/min，随后依次进行50min、740℃退火和2.5h、620℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
实施例2
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜78％、镍7.5％、铌0.8％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于氮气气氛中于560℃条件下进行热处理180min，得到粗坯；
4)将粗坯置于氮气气氛中于890℃条件下进行热处理6h，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，轧速为65mm/min，随后依次进行60min、750℃退火和2.5h、620℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
实施例3
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜85％、镍6％、铌0.6％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于氮气气氛中于580℃条件下进行热处理180min，得到粗坯；
4)将粗坯置于氮气气氛中于920℃条件下进行热处理6h，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，轧速为60mm/min，随后依次进行70min、755℃退火和2h、630℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
实施例4
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜70％、镍8％、铌1.1％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于氮气气氛中于580℃条件下进行热处理180min，得到粗坯；
4)将粗坯置于氮气气氛中于920℃条件下进行热处理6h，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，轧速为60mm/min，随后依次进行70min、755℃退火和2h、630℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
实施例5
一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜85％、镍6％、铌0.6％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于氮气气氛中于550℃条件下进行热处理160min，得到粗坯；
4)将粗坯置于氮气气氛中于880℃条件下进行热处理4h，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，轧速为75mm/min，随后依次进行50min、740℃退火和2.5h、620℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
对比例1
具体方法同实施例2，所不同的是：
铜含量为70％，镍含量为15％，铌含量为1.6％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
对比例2
具体方法同实施例2，所不同的是：
铜含量为90％，镍含量为4％，铌含量为0.5％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
对比例3
具体方法同实施例2，所不同的是：
步骤3)将初坯置于氮气气氛中于550℃条件下进行热处理30min，得到粗坯；
对比例4
具体方法同实施例2，所不同的是：
步骤4)将粗坯置于氮气气氛中于890℃条件下进行热处理8h，得到毛坯。
对比例5
具体方法同实施例2，所不同的是：
步骤4)将粗坯置于氮气气氛中于890℃条件下进行热处理2h，得到毛坯。
对上述所得的高密度抗氧化镍铜合金进行性能测试。测试结果如下表所示。
表中无腐蚀即腐蚀深度≤0.01mm。
从上述测试结果可以明显看出，本发明所制得的镍铜合金均具备较大的密度，同时在中性盐雾试验中表现出优异的抗氧化性和抗腐蚀性。对比对比例1的技术方案，其大量提高了镍和铌的用量，理论上应当对合金的抗氧化性能产生优化效果，但是在实际检测过程中发现，由于镍和铌含量的大幅度提高，导致合金表面的氧化膜产生严重不均匀的情况，厚度大于预期值，导致实际所产生的抗氧化性能反而有所下降，并且严重影响了合金的力学性能，抗拉强度产生了小幅度的下降，并且断裂伸长率显著下降，脆性明显增强。而对比例2大幅度减少了合金的镍含量和铌含量，如预期其抗氧化性能产生明显恶化，但由于铜含量的提高，对于合金的韧性产生了优化效果，其断裂伸长率有所提升，拉伸强度弱化较为明显。对比例3采用了更短时长的第一热处理，使得亚稳态的Cu-Fe粒子无法有效形成，其抗拉强度明显恶化，但铜晶粒的析出掺杂导致其断裂伸长率产生了一定的提升。对比例4和对比例5分别进行了时间更长和更短的第二次热处理，对比例4延长第二次热处理时长，导致合金表面的保护性氧化膜发生了较轻微的不均匀化，抗氧化性能产生了较轻微的下降，但非常严重地导致了合金出现脆性，断裂伸长率极低，对比例5缩短了第二次热处理时长，对于力学性能并未有显著的影响，但非常明显产生了抗氧化性能的下降，主要原因在于合金表面保护性氧化膜层产生不足。
因此综上可以看出，对于本发明的技术方案而言，核心技术并不仅限于合金材料的配比，对于整体工艺的热处理温度、热处理时长均需要进行严格控制，才能够有效实现高密度抗氧化且具有较优力学性能的镍铜合金的制备。
进一步设置对比例6。
对比例6
具体方法同实施例2，所不同的是：
调换步骤3)和步骤4)的热处理顺序。
对上述所得的高密度抗氧化镍铜合金进行性能测试。测试结果如下表所示。
从上表可以看出，步骤3)和步骤4)热处理顺序先后不同，对于合金性能有着非常显著的影响。先进行步骤4)的热处理，则会导致合金表面的镍受铜和铁的包覆覆盖，导致保护性氧化膜层无法有效地形成，所形成的铜铁复合氧化物无法有效成膜，成膜后也并不具备有效的防氧化保护性。而另一方面，后进行步骤3)还会导致合金产生大量位错强化，提高抗拉强度但严重影响了合金的韧性。
Claims (6)
1.一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
1)按照以下质量比配料：铜70～85％、镍6～8％、铌0.6～1.1％，余量为铁和不可避免的杂质元素；
2)将上述合金配料后进行熔融铸坯，得到初坯；
3)将初坯置于保护气氛中于550～580℃条件下进行热处理，得到粗坯；
4)将粗坯置于保护气氛中于880～920℃条件下进行热处理，得到毛坯；
5)对毛坯进行冷轧处理，随后依次进行740～755℃和620～630℃退火，空气冷却即得到高密度抗氧化镍铜合金。
2.根据权利要求1所述的一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
步骤1)配料按照以下质量比进行：
铜79～81％，镍6.8～7.3％，铌0.8～0.95％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
步骤3)所述热处理时长为160～180min。
4.根据权利要求1所述的一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
步骤4)所述热处理时长为4～6h。
5.根据权利要求1所述的一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
步骤5)所述冷轧的轧速为60～75mm/min。
6.根据权利要求1或5所述的一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法，其特征在于，
步骤5)所述740～755℃退火时间为50～70min；
步骤5)所述620～630℃退火时间为2～2.5h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110422297.0A CN113136501B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110422297.0A CN113136501B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113136501A true CN113136501A (zh) | 2021-07-20 |
| CN113136501B CN113136501B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=76812779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110422297.0A Active CN113136501B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113136501B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB496730A (en) * | 1936-06-03 | 1938-12-05 | Siemens Ag | Improvements in or relating to the production of alloys for permanent magnets |
| US20100269959A1 (en) * | 2009-04-27 | 2010-10-28 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Copper alloy sheet and method for producing same |
| CN102294579A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-28 | 西部钛业有限责任公司 | 一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法 |
| CN108893648A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-27 | 江西理工大学 | 一种钇基重稀土铜镍合金的制备方法 |
-
2021
- 2021-04-20 CN CN202110422297.0A patent/CN113136501B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB496730A (en) * | 1936-06-03 | 1938-12-05 | Siemens Ag | Improvements in or relating to the production of alloys for permanent magnets |
| US20100269959A1 (en) * | 2009-04-27 | 2010-10-28 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Copper alloy sheet and method for producing same |
| CN102294579A (zh) * | 2011-08-29 | 2011-12-28 | 西部钛业有限责任公司 | 一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法 |
| CN108893648A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-27 | 江西理工大学 | 一种钇基重稀土铜镍合金的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113136501B (zh) | 2022-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103834858B (zh) | 一种低铁损无取向硅钢的制造方法 | |
| CN111485132B (zh) | 一种综合性能优异的铜合金带材及其制备方法 | |
| CN102703754B (zh) | 一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法 | |
| CN110157945B (zh) | 一种抗软化的铜合金及其制备方法和应用 | |
| JP2013503265A (ja) | 鉄クロム合金の製造法 | |
| CN113088756A (zh) | 一种锡磷青铜带材及其制备方法 | |
| CN108893648B (zh) | 一种钇基重稀土铜镍合金的制备方法 | |
| US11851735B2 (en) | High-strength and ductile multicomponent precision resistance alloys and fabrication methods thereof | |
| JP4620173B1 (ja) | Ｃｕ−Ｃｏ−Ｓｉ合金材 | |
| CN111020280B (zh) | 一种Cu-Al-Hf-Ti-Zr铜合金材料及其制备方法 | |
| CN105734336A (zh) | 一种高弹性铜铬锆合金及其加工工艺 | |
| CN111996397A (zh) | 一种调控CoNiV中熵合金抗氢脆和腐蚀性能的方法 | |
| CN113913642A (zh) | 一种铜合金带材及其制备方法 | |
| CN111424188A (zh) | 一种高导电高强铜铁合金及其制备方法 | |
| CN114855026B (zh) | 一种高性能析出强化型铜合金及其制备方法 | |
| CN111304489B (zh) | 一种均热板用铜合金板带材的制备及加工方法 | |
| CN113136501B (zh) | 一种高密度抗氧化镍铜合金的制备方法 | |
| CN115652132B (zh) | 铜合金材料及其应用和制备方法 | |
| JP2022545025A (ja) | Ｃｕ含有無方向性電磁鋼板及びその製造方法 | |
| CN115198138B (zh) | 一种铜合金带材及其制备方法 | |
| CN117107110B (zh) | 一种电子材料用铜合金带材及其制备方法与应用 | |
| CN105177347A (zh) | 一种适合于锡磷青铜合金的含稀土复合变质剂 | |
| WO2012096351A1 (ja) | Ｃｕ－Ｃｏ－Ｓｉ－Ｚｒ合金材及びその製造方法 | |
| CN115094266B (zh) | 一种高强导电弹性铜合金及其制备方法 | |
| CN114990376B (zh) | 一种三元高强高导铜合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |