一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒及其制造方法，本發(fā)明專利技術(shù)的無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：鋅8%～10%，錫9%～11.5%，鉍1%～2.5%，碳化硅0.5%～1.5%，余量為銅。本發(fā)明專利技術(shù)的合金棒中采用鉍元素替換傳統(tǒng)銅合金中的鉛元素，并添加納米級(jí)碳化硅材料，通過(guò)鉍的冷漲熱縮性能及納米碳化硅材料的高韌性和高硬度從而生產(chǎn)出完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅材料。本發(fā)明專利技術(shù)在不增加成本的情況下，滿足了對(duì)該合金的環(huán)保性能的要求同時(shí)又進(jìn)一步改善了合金的切削性能和硬度，適合于高溫（400℃）情況的耐磨零部件。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供了，本專利技術(shù)的無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：鋅8%～10%，錫9%～11.5%，鉍1%～2.5%，碳化硅0.5%～1.5%，余量為銅。本專利技術(shù)的合金棒中采用鉍元素替換傳統(tǒng)銅合金中的鉛元素，并添加納米級(jí)碳化硅材料，通過(guò)鉍的冷漲熱縮性能及納米碳化硅材料的高韌性和高硬度從而生產(chǎn)出完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅材料。本專利技術(shù)在不增加成本的情況下，滿足了對(duì)該合金的環(huán)保性能的要求同時(shí)又進(jìn)一步改善了合金的切削性能和硬度，適合于高溫（400℃）情況的耐磨零部件。【專利說(shuō)明】
本專利技術(shù)涉及合金棒生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒，以及這種合金棒的制造方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的錫青銅材料為了實(shí)現(xiàn)其易切屑性能往往會(huì)添加鉛元素，含鉛的錫青銅具有較高的耐磨性和良好的可加工性，纖焊和焊接性能好，主要用于制造航空、汽車及其他工業(yè)部門(mén)中承受摩擦的零件并進(jìn)行必要的焊接。但是由于鉛的特性，在進(jìn)行熱加工時(shí)，極易產(chǎn)生熱脆性，因此只能進(jìn)行冷加工，降低了合金棒的可加工性，并且鉛對(duì)環(huán)境具有很大的危害，隨著環(huán)保意識(shí)的明顯提高，含鉛元素的青銅合金已經(jīng)不能滿足國(guó)內(nèi)外高端市場(chǎng)的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的是提供一種不含鉛，可加工性強(qiáng)的環(huán)保銅基合金棒，以及這種合金棒的制造方法。一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:鋅8%~10%,錫9%~11.5%,鉍1%~2.5%,碳化硅0.5%~1.5%,余量為銅。進(jìn)一步地，所述各組分的重量百分?jǐn)?shù)配比如下:鋅9%，錫10.5%，鉍2%，碳化硅1%，余量為銅。進(jìn)一步地，所述無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，包含以下步驟:`I)將銅、錫、鋅按上述重`量百分?jǐn)?shù)配比置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1100°C~1150°C完全溶化后，保溫至1000 C ；2)將上述完全熔化的合金液充分?jǐn)嚢韬螅诤辖鹨荷厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉，并保溫；3) 1000°C保溫1.2~1.5小時(shí)后，從電爐內(nèi)取出樣品，采用直讀光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行三到五次成分檢測(cè)，若各組分含量在規(guī)定范圍之內(nèi)，則安置備用；4)將鉍、碳化硅按上述重量百分?jǐn)?shù)配比同時(shí)放置于坩堝爐中加熱，并用石墨棒進(jìn)行攪拌，攪拌至碳化硅均勻分布在鉍的溶液當(dāng)中，保溫20-30分鐘；5)將步驟4)的溶液添加到保溫完成的步驟3)的備用合金液中，再次用石墨棒進(jìn)行攪拌，并加溫至1100-150(TC，取樣化驗(yàn)各成分含量；6)取步驟5)中各成分含量在規(guī)定范圍之內(nèi)的合金液少量，待其冷卻凝固后拋光，在800倍的金相顯微鏡下觀察，若晶粒組織均勻，則進(jìn)行下一步加工；7)將步驟6)中合金液進(jìn)一步保溫30-40分鐘后，重新升溫至1300°C，并開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，采用水平連鑄方法鑄制成合金棒；8)用箱式退火爐對(duì)步驟7)合金棒進(jìn)行退火處理，而后用光錠機(jī)毛坯合金棒進(jìn)行表面加工,公差在+/-0.1mm ；9)采用1500噸雙動(dòng)擠壓機(jī)擠壓步驟8)的合金棒，經(jīng)過(guò)多次擠壓后棒材直徑為Φ 20 至 Φ 80mm,公差為 +/-1mm。10)將步驟9)的合金棒材用超聲波探傷儀進(jìn)行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產(chǎn)品進(jìn)行回爐；將合格的棒材統(tǒng)一切割為長(zhǎng)度200mm對(duì)其兩端去毛刺后包裝入庫(kù)。更進(jìn)一步地，步驟2)中所述攪拌采用石墨棒，所述石墨粉的厚度為6~10cm。更進(jìn)一步地，步驟4)中所述高純度鉍的純度大于99.99%，碳化硅的粒徑范圍I μ m〈r (粒徑)〈10 μ m。更進(jìn)一步地，步驟4)中所述加熱溫度為350~400°C，加熱時(shí)間為30~40分鐘。更進(jìn)一步地，步驟7)中所述工頻電爐的振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率為I次/秒。更進(jìn)一步地,步驟7)中所述合金棒的外徑為Φ50ι?πι至Φ 100mm,長(zhǎng)度為500mm。更進(jìn)一步地，步驟8)中所述退火溫度為200_250°C，退火時(shí)間為1_1.5小時(shí)。更進(jìn)一步地，步驟9)中所述合金錠加熱溫度為100_150°C，擠壓溫度為400°C，擠壓速度V=8mm/s。采用以上技術(shù)方案，本專利技術(shù)的合金棒中采用鉍元素替換傳統(tǒng)銅合金中的鉛元素，并添加納米級(jí)碳化硅材料，按照一定的成分配比，適當(dāng)?shù)臏囟龋ㄟ^(guò)鉍的冷漲熱縮性能及納米碳化硅材料的高韌性和高硬度從而生產(chǎn)出完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅材料。本專利技術(shù)在不增加成本的情況下，滿足了對(duì)該合金的環(huán)保性能的要求同時(shí)又進(jìn)一步改善了合金的切削性能和硬度，適合于高溫(400°C )情況的耐磨零部件【專利附圖】【附圖說(shuō)明】圖1是本專利技術(shù)生產(chǎn)工藝流程圖。【具體實(shí)施方式】為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。實(shí)施例1一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金新材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:鋅8%，錫9%，鉍1%，碳化硅0.5%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進(jìn)行以下步驟:將銅、錫、鋅按上述的重量百分配比置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1100°C完全熔化后，保溫至1000°C。將上述完全熔化的合金液用石墨棒充分?jǐn)嚢韬螅诤辖鹨荷厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉，厚度為6cm，并保溫。1000°C保溫1.2小時(shí)后，從電爐內(nèi)取出樣品，采用直讀光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行三到五次成分檢測(cè)，若各組分含量在規(guī)定范圍之內(nèi)，則安置備用。將純度大于99.99%的鉍、粒徑范圍為I μ m<粒徑〈10 μ m的碳化硅按上述的重量百分配比同時(shí)放置于坩堝爐中加熱，加熱溫度為350°C，時(shí)間為30分鐘，并用石墨棒進(jìn)行攪拌，攪拌至碳化硅均勻分布在鉍的溶液當(dāng)中，保溫20分鐘。將上述溶液添加到保溫完成的的備用銅、錫、鋅合金液中，再次用石墨棒進(jìn)行攪拌，并加溫至1100°C，取樣化驗(yàn)各成分含量。取上述各成分含量在規(guī)定范圍之內(nèi)的合金液少量，待其冷卻凝固后拋光，在800倍的金相顯微鏡下觀察，若晶粒組織均勻，進(jìn)一步保溫30分鐘后，重新升溫至1300度，并開(kāi)啟工頻電爐的振動(dòng)裝置，振動(dòng)頻率為I次/秒，采用水平連鑄方法鑄制成外徑為Φ50.ι，長(zhǎng)度為500mm的合金棒，用箱式退火爐對(duì)合金棒進(jìn)行退火處理，退火溫度為200°C，退火時(shí)間為I小時(shí)，而后用光錠機(jī)毛坯合金棒進(jìn)行表面加工，公差在+/-0.1mm。采用1500噸雙動(dòng)擠壓機(jī)擠壓合金棒，合金錠加熱溫度為100°C，擠壓溫度為400°C，擠壓速度V=8mm/s，經(jīng)過(guò)多次擠壓后棒材直徑為Φ 20mm,公差為+/-1_。用超聲波探傷儀對(duì)合金棒進(jìn)行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產(chǎn)品進(jìn)行回爐；將合格的棒材統(tǒng)一切割為長(zhǎng)度200mm對(duì)其兩端去毛刺后包裝入庫(kù)。實(shí)施例2一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金新材料，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:鋅10%，錫11.5%，鉍2.5%，碳化硅1.5%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進(jìn)行以下步驟:將銅、錫、鋅按上述的重量百分配比置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150°C完全熔化后，保溫至1000°C。將上述完全熔化的合金液用石墨棒充分?jǐn)嚢韬螅诤辖鹨荷厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉，厚度為10cm，并保溫。1000°C保溫1.5小時(shí)后，從電爐內(nèi)取出樣品，采用直讀光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行三到五次成分檢測(cè)，若各組分含量在規(guī)定范圍之內(nèi)，則安置備用。將純度大于99.99%的鉍、粒徑范圍為I μ m<粒徑〈10 μ m的碳化硅按上本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無(wú)鉛環(huán)保銅基合金棒，其特征在于，由以下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：鋅8%～10%，錫9%～11.5%，鉍1%～2.5%，碳化硅0.5%～1.5%，余量為銅。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陸海榮，孫飛，趙勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州天兼金屬新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：