專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金管材領(lǐng)域，具體涉及一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法。
背景技術(shù)：
含鉛銅合金之所以具有好的切削性能和減摩耐磨性能，主要是由于鉛在銅合金中以單項(xiàng)存在，在切削時(shí)起到良好的斷屑作用；在摩擦摩損環(huán)境下，由于鉛的剪切強(qiáng)度非常低，銅合金零件表面的鉛使得含鉛銅合金的摩擦系數(shù)比較低，所以，鉛元素在黃銅合金中較普遍使用。
然而鉛是嚴(yán)重危害人類(lèi)壽命與自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一，合金中的鉛在使用過(guò)程中極易從基體中侵出或脫出，工業(yè)廢品中的含鉛則滲入地下水系統(tǒng)，各種形式的鉛通過(guò)各種途徑進(jìn)入動(dòng)物或人的食物鏈，危害人類(lèi)的健康，影響環(huán)境。
由上可知，開(kāi)發(fā)無(wú)鉛銅合金成為了當(dāng)今金屬材料行業(yè)所面臨的重大課題，也是響應(yīng)世界循環(huán)經(jīng)濟(jì)(EHS計(jì)劃)要求的重要工作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，利用本發(fā)明在不提高成本的基礎(chǔ)上既滿足了無(wú)鉛環(huán)保性能的要求的同時(shí)，又能保證了材料在應(yīng)用中對(duì)切削性能及機(jī)械物理性能的要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的硅，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的娃，占合金管總重量0.05%的招,余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的硅，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量52.5%的銅，占合金管總重量1.25%的硅，占合金管總重量0.275%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，銅為 電解銅。
本發(fā)明提供的一種新型無(wú)鉛銅基合金管的制備方法，包括以下步驟:
I)按照配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，待完全熔化后保溫至1100度；
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，在其上面覆蓋高純度鱗片石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm;
3)保溫1-1.5小時(shí)后，用光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行成分檢驗(yàn)，確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；
4)進(jìn)一步保溫至50-60分鐘后，重新升溫至1200度，開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法造成外徑為200mm,內(nèi)徑為150mm,長(zhǎng)度為550mm的空心毛還合金管材；
5)擠壓前退火，用箱式退火爐對(duì)合金管進(jìn)行退火處理:退火溫度為300-350度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)，使合金管的硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；
6)用銅錠統(tǒng)床對(duì)退火后的毛還合金管材進(jìn)行表面加工,加工為表面外徑為190mm,內(nèi)徑為155mm,長(zhǎng)度為500mm的合金管；
7)擠壓，采用2500噸單動(dòng)擠壓機(jī)擠壓，合金錠的加熱溫度為180-200度，擠壓溫度為400度,擠壓速度為15mm/s,多次擠壓后合金管的外徑為185mm,公差為+/-1mm,內(nèi)徑為165mm,公差為 +/-1mm ；
8)成品退火，用箱式退火爐對(duì)擠壓后的合金管進(jìn)行退火處理；退火溫度為100-200度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)。
9)探傷，將退火處理后的合金管進(jìn)行探傷，探傷比例為100% ；
10)將探傷合格的產(chǎn)品切割為長(zhǎng)度300_的成品包裝入庫(kù)。
進(jìn)一步地，步驟3)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
進(jìn)一步地，步驟3)中的成分檢驗(yàn)次數(shù)為3-6次。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，其利用硅和鋁元素替代了鉛元素在銅合金中形成彌散分布的單獨(dú)相，形成的這些相使本發(fā)明在切削時(shí)起到斷屑作用，從而改善了銅合金的切削加工性能，而且還符合環(huán)保健康標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
實(shí)施例1
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量0.05%的鋁，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分?jǐn)嚢韬螅谄渖厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時(shí)后，用德國(guó)進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行3-6次檢驗(yàn)，來(lái)確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進(jìn)一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm± Imm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長(zhǎng)度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對(duì)毛坯合金管材進(jìn)行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對(duì)上述退火后的合金管材進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長(zhǎng)度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動(dòng)擠壓機(jī)擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進(jìn)行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進(jìn)行成品退火處理,用箱式退火爐對(duì)擠壓后的合金管進(jìn)行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)；最后探傷，將退火完成的銅管進(jìn)行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長(zhǎng)度300mm±lmm的成品進(jìn)行包裝入庫(kù)。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實(shí)施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管切削性能好，可加工性好，耐磨性好，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
實(shí)施例2
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的娃，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時(shí)后，用德國(guó)進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行3-6次檢驗(yàn)，來(lái)確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進(jìn)一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm±lmm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長(zhǎng)度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對(duì)毛坯合金管材進(jìn)行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對(duì)上述退火后的合金管材進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長(zhǎng)度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動(dòng)擠壓機(jī)擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進(jìn)行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進(jìn)行成品退火處理，用箱式退火爐對(duì)擠壓后的合金管進(jìn)行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)；最后探傷，將退火完成的銅管進(jìn)行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長(zhǎng)度300mm±lmm的成品進(jìn)行包裝入庫(kù)。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實(shí)施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管改善了黃銅的切削加工性能，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本較低、且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
實(shí)施例3
占合金管總重量52. 5%的銅，占合金管總重量1.25%的娃，占合金管總重量0.275%的招，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時(shí)后，用德國(guó)進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行3-6次檢驗(yàn)，來(lái)確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進(jìn)一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm±lmm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長(zhǎng)度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對(duì)毛坯合金管材進(jìn)行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對(duì)上述退火后的合金管材進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長(zhǎng)度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動(dòng)擠壓機(jī)擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進(jìn)行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進(jìn)行成品退火處理,用箱式退火爐對(duì)擠壓后的合金管進(jìn)行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)；最后探傷，將退火完成的銅管進(jìn)行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長(zhǎng)度300mm±lmm的成品進(jìn)行包裝入庫(kù)。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實(shí)施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管改善了黃銅的切削加工性能，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本較低、且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
本發(fā)明提供的一種含硅與鋁的銅基合金管以及現(xiàn)有的含鉛合金管的機(jī)械性能如表I所示。
表I新型無(wú)鉛銅基合金管性能
權(quán)利要求
1.一種含硅與鋁的銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的娃，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量0.05%的鋁，余量為鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的娃，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量52.5%的銅，占合金管總重量1.25%的硅，占合金管總重量0.275%的鋁，余量為鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，銅為電解銅。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的新型無(wú)鉛銅基合金管的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)按照配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，待完全熔化后保溫至1100度； 2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，在其上面覆蓋高純度鱗片石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm; 3)保溫1-1.5小時(shí)后，用光譜儀對(duì)從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行成分檢驗(yàn)，確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)； 4)進(jìn)一步保溫至50-60分鐘后，重新升溫至1200度，開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法造成外徑為200mm,內(nèi)徑為150mm,長(zhǎng)度為550mm的空心毛還合金管材； 5)擠壓前退火，用箱式退火爐對(duì)合金管進(jìn)行退火處理:退火溫度為300-350度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)，使合金管的硬度下降至60-70HB，以便于擠壓； 6)用銅錠銑床對(duì)退火后的毛坯合金管材進(jìn)行表面加工，加工為表面外徑為190mm，內(nèi)徑為155mm,長(zhǎng)度為500mm的合金 管； 7)擠壓，采用2500噸單動(dòng)擠壓機(jī)擠壓，合金錠的加熱溫度為180-200度，擠壓溫度為400度,擠壓速度為15mm/s,多次擠壓后合金管的外徑為185mm,公差為+/-1mm,內(nèi)徑為165mm,公差為 +/-1mm ； 8)成品退火，用箱式退火爐對(duì)擠壓后的合金管進(jìn)行退火處理；退火溫度為100-200度，退火時(shí)間為1.5-2小時(shí)； 9)探傷，將退火處理后的合金管進(jìn)行探傷，探傷比例為100%； 10)將探傷合格的產(chǎn)品切割為長(zhǎng)度300_的成品包裝入庫(kù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6要求所述的新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，步驟3)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6要求所述的新型無(wú)鉛銅基合金管，其特征在于，步驟3)中的成分檢驗(yàn)次數(shù)為3-6次。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，該合金管由以下組份組成占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的硅，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。本發(fā)明利用硅和鋁元素替代了鉛元素在銅合金中形成彌散分布的單獨(dú)相，形成的這些相使本發(fā)明在切削時(shí)起到斷屑作用，從而改善了銅合金的切削加工性能，而且還符合環(huán)保健康標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C22C9/04GK103194643SQ201310123448
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者孫飛, 趙勇 申請(qǐng)人:蘇州金倉(cāng)合金新材料有限公司