一種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及合金棒材領域，具體涉及一種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 碳化鈦是一種碳化鈦的材料，熔點高，導熱性能好，硬度大，化學穩定好，不水解， 高溫抗氧化性好。碳化鈦是一種高純度碳化鈦粉末，是由二氧化鈦與炭黑在通氫氣的碳管 爐或調頻真空爐內于1600°C-1800°C高溫下反應制得。由于碳化鈦硬度大，具有良好的力 學性能，因此它是硬質合金生產的重要原料，可用于制造耐磨材料、切削刀具材料、機械零 件等，還可制作熔煉錫、鉛、鎘、鋅等金屬的坩堝。
[0003] 錫青銅以錫為主要合金元素的青銅，含錫量一般為3~14質量％，其具有較高的 力學性能、耐磨性能和耐蝕性，易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數小，無磁性等優 點，廣泛用于彈性元件和耐磨零件的制造。
[0004] 現有的錫青銅材料為了實現改善削切性能往往會添加Pb元素，眾所周知，元素鉛 對人體和環境都是一種毒害物質，隨著人們環保意識的提高，國內外市場日益要求開發新 型不含鉛元素并且機械性能較高的銅合金。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒 及其制備方法，利用碳化鈦熔點高，導熱性能好，硬度大等一系列優點，在不增加成本的情 況下，不僅保留了現有錫青銅的削切性能，同時去除了對環境有害的鉛，而且最終碳化鈦增 強無鉛錫銅合金棒的機械性能也有很大的提尚。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：
[0007] -種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅1-4. 5%，錫 6-8 %，硅0. 5-1. 5 %，碳化鈦5. 5-9 %，余量為銅。
[0008] 優選地，本發明的碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅 2%，錫7%，硅1.25%，碳化鈦7%，余量為銅。
[0009] 優選地，本發明的碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅 4. 5%，錫8%，硅0. 5%，碳化鈦5. 5%，余量為銅。
[0010] 優選地，本發明的碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅 1%，錫6%，硅1. 5%，碳化鈦9%，余量為銅。
[0011] 進一步地，所述銅為電解銅。
[0012] 進一步地，所述碳化鈦粒徑為300μm-500μm。
[0013] 本發明提供一種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒的制備方法，包括以下步驟：
[0014] 1)按照配比重量將電解銅、錫、鋅、硅置于電爐內，加熱到1250-1300°C待完全熔 化后，保溫至1200°C，保溫時間為30-40min;
[0015] 2)按照配比重量將碳化鈦添加到步驟1)中的熔融合金液體當中；
[0016] 3)將步驟2)中混合有碳化鈦粉末的合金熔融液體轉移至保溫爐中，用攪拌工具 將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，將 保溫爐設定溫度在1200°C保溫，保溫時間為20-30min;
[0017] 4)保溫結束后，采用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行成分檢 驗，取樣次數為3-5次，以確定其合金成分在合格的范圍之內；
[0018] 5)進一步保溫10-20分鐘后，重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振 動頻率為10次/秒，采用水平連鑄方法鑄制成規定直徑和長度的實心合金棒；
[0019] 6)擠壓前退火，用箱式退火爐對合金棒進行退火處理：退火溫度為150-180°C，退 火時間為30-40分鐘，以便于擠壓；
[0020] 7)用光錠機對退火后的毛坯實心合金棒進行表面加工，加工為表面光潔的實心合 金棒，采用3000噸雙動擠壓機擠壓，實心合金棒加熱溫度為150-200°C，擠壓溫度為450°C， 擠壓速度V= 3mm/s，經過多次擠壓后得到半成品規格的直徑和長度的實心合金棒；
[0021] 8)將擠壓而成的實心合金棒用超聲波探傷儀進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格 廣品進行回爐；
[0022] 9)用高精度車床對探傷完成后的實心合金棒進行表面車削，得到成品規格的直徑 和長度的實心合金棒，并對實心合金棒的兩端去毛刺后包裝入庫。
[0023] 進一步地，步驟1)中所述電爐為工頻電爐，并處于氬氣氛保護下。
[0024] 進一步地，步驟3)中進行所述攪拌工具為特制石墨工具。
[0025] 進一步地，步驟3)中所述高純度鱗片狀石墨粉的厚度為10_12cm。
[0026] 本發明的有益效果是：
[0027] 1.本發明將碳化鈦段均勻分布在熔融合金液體中，利用碳化鈦熔點高，導熱性能 好，硬度大的性能，結合適當的溫度，通過連續鑄造毛坯錠，用擠壓機擠壓而生產出完全能 夠取代含有鉛元素的錫青銅合金棒，不僅保留了現有錫青銅的削切性能，同時去除了對環 境有害的鉛，而且最終碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒的機械性能也有很大的提高。
[0028] 2.本發明所得到的碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，通過改變碳化鈦、硅、錫、鋅和電 解銅的重量百分比，能有效的提高最終碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒的強度、硬度及伸長率。 碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒的機械性能有顯著提高，抗拉強度由245MPa提高至350MPa，硬 度由70耶提高至160耶，伸長率由10%提高至16%。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發明的碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0031] 實施例1
[0032] -種碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：：鋅2%，錫 7%，硅1. 25%，碳化鈦7%，余量為銅，其中銅為電解銅并且碳化鈦粒徑為300μm-500μm。
[0033] 在本實施例中上述碳化鈦增強無鉛錫銅合金棒由以下步驟制得（如圖1所示）：
[0034] 1)按照配比重量將電解銅、錫、鋅、硅置于氬氣氛保護的工頻電爐內，加熱到 1250-1300°C待完全熔化后，保溫至1200°C，保溫時間為30-40min;
[0035] 2)按照配比重量將碳化鈦添加到步驟1)中的熔融合金液體當中；
[0036] 3)將步驟2)中混合有碳化鈦粉末的合金熔融液體轉移至保溫爐中，用特制石墨 工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧 化，厚度為l〇-12cm。將保溫爐設定溫度在1200°C保溫，保溫時間為20-30min;
[0037] 4)保溫結束后，采用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行成分檢 驗，取樣次數為3-5次，以確定其合金成分在合格的范圍之內；
[0038] 5)進一步保溫10-20分鐘后，重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振 動頻率為10次/秒，采用水平連鑄方法鑄制成直徑為280mm，長度為500mm的實心合金棒；
[0039] 6)擠壓前退火，用箱式退火爐對合金棒進行退火處理：退火溫度為150_180°C，退 火時間為30-40分鐘，以便于擠壓；
[0040] 7)用光錠機對退火后的毛坯實心合金棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑為