一種耐高溫銅合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種耐高溫銅合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：鉛0.3-0.5、硅1.3-1.5、錳6.3-6.5、鎳1.1-1.3、錫0.16-0.18、鉻2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nb1.16-1.27、余量為銅。本發明合金通過添加鎳、錳、Nb、Hf、鉻等元素，提高了銅合金的硬度和耐磨性能，提高了熔點，同時導電性能不降低；通過添加錫，使得合金摩擦系數小，耐腐蝕，延長了使用壽命；本發明銅合金適用于制作軸承﹑蝸輪﹑齒輪、滑靴和配流盤等重要零件。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【專利說明】一種耐高溫銅合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬合金材料的制造領域，尤其涉及一種耐高溫銅合金材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]銅因其良好的導電性，可塑性，耐腐蝕性，應用非常廣泛。在銅合金中添加鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等元素，可以改善銅的性能，用于不同的場所。目前我國現有的銅合金仍存在一些問題，如合金內含有大量雜質元素，高溫疲勞性差、高溫強度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系數大，使用壽命短；導電性差，浪費電能；彎曲加工性能差，容易折斷；質量重，施工困難；還不能滿足市場要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種耐高溫銅合金材料及其制備方法，該銅合金材料具有高硬度、摩擦系數小、耐磨性好、耐高溫的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種耐高溫銅合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:鉛 0.3-0.5、硅 1.3-1.5、錳 6.3-6.5、鎳 1.1-1.3、錫 0.16-0.18、鉻 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、余量為銅。
[0005]所述的耐高溫銅合金材料的生產方法，其特征在于:
(I)、準備純銅與廢銅按1:1-2比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻、Nb ; (2 )錳、錫；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以240_250°C /小時速率升溫至250_260°C，保溫50-60分鐘，再以240-250°C /小時速率升溫至560_570 °C，保溫1_2小時；再以250-2600C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1_2小時；再以240_250°C /小時速率升溫至360-380°C，保溫1-2小時；再以150-160。。/小時速率降溫至100_120°C，保溫1-2小時；再以200-210°C /小時速率升溫至310-330°C，保溫1.5-2小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:二氧化硅15-20、白云石3-5、苦菱土4-8、粘土 30-35、欽白粉2_3、莖石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、樹木灰焊l-2、Na2TiF68_10、氟硅酸鈉3-4 ;其制備方法是將二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、鈦白粉、瑩石、玉石粉、蒙脫石、樹木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明合金通過添加鎳、錳、Nb、Hf、鉻等元素，提高了銅合金的硬度和耐磨性能，提高了熔點，同時導電性能不降低；通過添加錫，使得合金摩擦系數小，耐腐蝕，延長了使用壽命；通過合理控制鑄后處理溫度，使用廢銅作為原料，使芯部硬度與表面硬度基本一致，合金品質均一，不易產生裂紋。本發明銅合金適用于制作軸承、蝸輪、齒輪、滑靴和配流盤等重要零件。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提聞成品率。
【具體實施方式】
[0009]一種耐高溫銅合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:鉛0.3-0.5、硅 1.3-1.5、錳 6.3-6.5、鎳 1.1-1.3、錫 0.16-0.18、鉻 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、
余量為銅。
[0010]所述的耐高溫銅合金材料的生產方法如下:
(1)、準備純銅與廢銅按1:1.5比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻、Nb；(2)錳、錫；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以245°C /小時速率升溫至255°C，保溫55分鐘，再以245°C /小時速率升溫至565°C，保溫1.5小時；再以255°C /小時速率降溫至105°C，保溫1.5小時；再以245°C /小時速率升溫至370°C，保溫1.5小時；再以155°C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1.5小時；再以205°C /小時速率升溫至320°C，保溫1.7小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:二氧化硅15、白云石3、苦菱土4、粘土 30、鈦白粉2、瑩石8、玉石粉4、蒙脫石1、樹木灰燼2、Na2TiF68、氟硅酸鈉3 ;其制備方法是將二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、鈦白粉、瑩石、玉石粉、蒙脫石、樹木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1_2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0013] 本實施例耐高溫銅合金材料，抗拉強度6 b為560Mpa，屈服強度500MPa，硬度值HB為140，導電率％IACS60，20°C延伸率13%，軟化溫度600°C。
【權利要求】
1.一種耐高溫銅合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:鉛 0.3-0.5、硅 1.3-1.5、錳 6.3-6.5、鎳 1.1-1.3、錫 0.16-0.18、鉻 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、余量為銅。
2.根據權利要求1所述的耐高溫銅合金材料的生產方法，其特征在于: (I)、準備純銅與廢銅按1:1-2比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2 )、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(I)硅、鉻、Nb ; (2 )錳、錫；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22-25分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的耐高溫銅合金材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以240-250°C /小時速率升溫至250-260°C，保溫50-60分鐘，再以240-2500C /小時速率升溫至560-570°C，保溫1-2小時；再以250_260°C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時；再以240-250°C /小時速率升溫至360_380°C，保溫1-2小時；再以150-160°C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時；再以200-210°C /小時速率升溫至310-330°C，保溫1.5-2小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的耐高溫銅合金材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:二氧化硅15-20、白云石3-5、苦菱土 4-8、粘土 30-35、鈦白粉2-3、瑩石6-8、玉石粉3-4、蒙脫石1-2、樹木灰燼1_2、Na2TiF6 8_10、氟硅酸鈉3_4 ;其制備方法是將二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、鈦白粉、瑩石、玉石粉、蒙脫石、樹木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1_2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
【文檔編號】C22F1/08GK104032178SQ201410197407
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】陳大軍 申請人:蚌埠市宏威濾清器有限公司