WO2014043837A1

WO2014043837A1 - 一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒及其制备方法

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Publication number: WO2014043837A1
Application number: PCT/CN2012/001648
Authority: WO
Inventors: 陆海荣; 陈静
Original assignee: 苏州天兼金属新材料有限公司
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-03-27
Also published as: CN102828063A

Abstract

一种无铅环保高强度耐磨铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰1%〜3%，锡2%〜4%，磷0.01%〜0.5%，锌1.5%〜4.5%，余量为铜。该铜基合金棒具有传统铅青铜合金的耐磨性能，同时可以进行热加工，可加工性优于传统的含铅青铜合金。

Description

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒及其制备方法技术领域本发明涉及合金棒生产领域，特别是涉及一种具有较高耐磨性和良好的可加工性的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，以及这种合金棒的制备方法。背景技术含铅的锡青铜因其具有较高的耐摩性和良好的可加工性，易于焊接和纤焊，在大气和淡水中具有良好耐磨性，主要用于制造航空、汽车及其他工业部门中承受摩擦的零件并进行必要的焊接，如气缸活塞销衬套、轴承和衬套的内衬、福连杆衬套、圆盘和垫圈等。但是由于铅的特性，在进行热加工时，极易产生热脆等状况，因此只能在冷态下进行加工，造成可加工型较差，且铅对环境具有很大的危害，不符合目前人们对环保越来越高的的要求。

因此，寻求一种对环境无污染，高耐磨性，不局限于冷态下加工的加工性好的合金，来替代现有的含铅的锡青铜合金，成为本行业发展的趋势和需求。发明内容

未解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种不含铅，且耐磨，可加工性强的合金棒，以及这种合金棒的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 1%〜3%，锡 2%〜4%，磷 0.01%〜0.5%，锌 1.5%〜4.5%，余量为铜。进一步地，各组分的重量百分数配比如下：锰 2%，锡 3%，磷 0.3% , 锌 3%，余量为铜。

进一步地，无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，包含以下步骤：

步骤一按照配比将铜、锰、磷、锡、锌置于工频电炉内，加热至 1230°C〜1350°C完全熔化后，降温至 1300°C ; 步骤二将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；

步骤三 1300°C保温 50〜60分钟后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行三次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；

步骤四进一步保温 30〜35分钟后，升温至 1350°C，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸造成外径为 125mm,长度为 650mm的实心毛坯合金棒材；

步骤五用光锭机对实心毛坯合金棒材进行表面加工，加工为表面光洁的合金棒；采用 800吨单动挤压机挤压：挤压后合金棒为直径 60mm，长度 2500mm; 步骤六用箱式退火炉对挤压后的合金棒进行退火处理；

步骤七拉拔，将挤制出的合金棒进行多次拉拔，拉成外径为 34.95mm〜35. 05匪的合金棒，并矫直。进一步地，所述铜为电解铜。

进一步地，步骤二中所述搅拌采用石墨工具。

进一步地，步骤二中所述的高纯度鳞片状石墨粉的厚度为为 15〜 20cm。进一步地，步骤五中所述表面光洁的合金棒直径为 118mm，长度为 650mm。进一步地，步骤六中所述退火处理的温度为 300〜350度，时间为 2〜 2.5小时。进一步地，步骤五中所述挤压，挤压温度为 500 度，挤压速度为 20mm/s，合金锭加热温度为 200〜250度。

进一步地，还包括步骤八：上述合金棒切割为长度 2000mm的成品，并进行包装。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

采用金属元素锰来取代铅，将锰、锌、锡、磷、铜按照一定的成分配比，适当的温度，用挤压机挤压，拉拔机拉拔等方式，生产出的合金棒不仅具有传统铅青铜合金具有的耐磨性能，同时可以进行热加工，可加工性优于传统的含铅青铜合金，且本发明的合金棒中不含铅，避免了由于铅的使用所带来的环境污染，有利于环境保护，由此可见，本发明所提供的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒可以完全替代传统的含铅青铜合金。附图说明图 1为本发明制备流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例 1

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 1%〜3%，锡 2%〜4%，磷 0.01%〜0.5%，锌 1.5%〜4.5%，余量为铜。其制备方法如图 1所示，具体为：

步骤一按照配比将电解铜、锰、磷、锡、锌置于工频电炉内，加热至 1230°C〜1350°C完全熔化，降温至 1300°C。步骤二用特制的石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度约为 15〜20cm。

步骤三保温时间 50〜60分钟后，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行三次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内，若成分在规定范围内则进行下一步，如果成分不在规定范围内，进行相应的调整，直至合金成分达到规定的范围。

步骤四进一步保温 30〜35分钟后，然后重新升温至 1350°C，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸造成外径为 125mm左右，长度为 650mm的实心毛坯合金棒材。步骤五用光锭机对上述毛坯合金棒进行表面加工，使其表面光洁，成为直径约 118mm长度约 650mm的合金棒；采用 800吨单动挤压机挤压：合金锭加热温度为 200〜250°C，挤压温度为 500°C，挤压速度 V=20mm/s; 挤压后合金棒为直径 60mm,长度 2500mm.

步骤六退火，用箱式退火炉对挤压后的合金棒进行退火处理：退火温度为 300〜350°C，退火时间为 2〜2.5小时。

步骤七拉拔，将挤制出的合金棒进行多次拉拔，拉成外径为 34.95mm 至 35.05mm的合金棒，然后矫直并切割为长度 2000mm的成品进行包装。

实施例 2

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 1%，锡 2%，磷 0.01% , 锌 1.5% , 余量为铜。其制备方法如图 1 所示，具体为：

将各组分按配方称好，并置于工频电炉内熔化后，（用特制的石墨棒搅拌均匀）在其上覆盖 15cm后的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温 50分钟左右，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温 30分钟左右，重新升温至 1350°C，开启振动装置，采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒材，对该毛坯棒材进行表面加工，使表面光洁，然后采用挤压机进行挤压，（挤压温度为 500°C，速度为 20mm/s，合金锭加热温度为 200〜250°C )，使合金棒直径减小，然后进行退火，（温度 300〜 350°C，时间 2〜2.5小时），拉把成需要的外径（35 ± 0. 05mm)适合的合金棒，进行矫直，切割，包装。实施例 3

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 3%，锡 4%，磷 0.5% , 锌 4.5%, 余量为铜。其制备方法如图 1 所示，具体为：

将各组分按配方称好，并置于工频电炉内熔化后，（用特制的石墨棒搅拌均匀）在其上覆盖 20cm后的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温 60分钟左右，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温 35分钟左右，重新升温至 1350°C，开启振动装置，采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒材，对该毛坯棒材进行表面加工，使表面光洁，然后采用挤压机进行挤压，（挤压温度为 500°C左右，速度为 20mm/s左右，合金锭加热温度为 200〜250°C )，使合金棒直径减小，然后进行退火，（温度 300〜350°C，时间 2〜2.5小时），拉把成需要的外径（35 ± 0. 05匪）适合的合金棒，进行矫直，切割，包装。

实施例 4

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 2%，锡 3%，磷 0.3%, 锌 3%，余量为铜。其制备方法如图 1所示，具体为：

将各组分按配方称好，并置于工频电炉内熔化后，（用特制的石墨棒搅拌均匀）在其上覆盖 18cm后的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温 55分钟左右，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温 32分钟左右，重新升温至 1350°C，开启振动装置，采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒材，对该毛坯棒材进行表面加工，使表面光洁，然后采用挤压机进行挤压，（挤压温度为 500°C，速度为 20mm/s，合金锭加热温度为 200〜250°C )，使合金棒直径减小，然后进行退火，（温度 300〜 350°C，时间 2〜2.5小时），拉把成需要的外径（35 ± 0. 05匪）适合的合金棒，进行矫直，切割，包装。

实施例 5

一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锰 2.5%, 3.5% , if 0.4%, 锌 4%，余量为铜。其制备方法如图 1所示，具体为：

将各组分按配方称好，并置于工频电炉内熔化后，（用特制的石墨棒搅拌均匀）在其上覆盖 18cm后的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温 55分钟左右，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温 32分钟左右，重新升温至 1350°C，开启振动装置，采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒材，对该毛坯棒材进行表面加工，使表面光洁，然后采用挤压机进行挤压，（挤压设备为 800吨单动挤压机，挤压温度为 500°C，速度为 20mm/s，合金锭加热温度为 200〜250°C )，使合金棒直径减小，然后进行退火，（温度 300〜350°C，时间 2〜2.5小时），拉把成需要的外径（35 ± 0. 05匪）适合的合金棒，进行矫直，切割，包装。本发明所提供的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，可以先制成外径为 125mm，长度为 650mm的实心毛坯合金棒材，然后进行表面光洁处理，然后挤压成直径为 60mm，长度约 2500mm的合金棒材，然后切割，包装，完成制备全过程。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

权利要求书

1. 一种无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，其特征在于由以下重量百分数的组分组成：锰 1%〜3%，锡 2%〜4%，磷 0.01%〜0.5%，锌 1.5%〜 4.5%, 余量为铜。

2. 根据权利要求 1所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒，其特征在于各组分的重量百分数配比如下：锰 2%，锡 3%，磷 0.3%, 锌 3%，余量为铜。

3. 根据权利要求 1 所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤七拉拔，将挤制出的合金棒进行多次拉拔，拉成外径为 34.95mm〜35. 05匪的合金棒，并矫直。

4. 根据权利要求 3 所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：所述铜为电解铜。

5. 根据权利要求 3 所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：步骤二中所述搅拌采用石墨工具。

6. 根据权利要求 3所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的高纯度鳞片状石墨粉的厚度为 15〜 20cm。

7. 根据权利要求 3所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：步骤五中所述表面光洁的合金棒直径为 118mm，长度为 650mm。

8. 根据权利要求 3所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：步骤六中所述退火处理的温度为 300〜350°C，时间为 2〜2.5小时。

9. 根据权利要求 3 所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于：步骤五中所述挤压，挤压温度为 500°C，挤压速度为 20mm/s，合金锭加热温度为 200〜250°C。

10.根据权利要求 3所述的无铅环保高强度耐磨铜基新型合金棒的制备方法，其特征在于还包括步骤八：上述合金棒切割为长度 2000mm的成品，并进行包装。