專利名稱：一種高強(qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅鎳合金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種具有高強(qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于白銅耐腐蝕性高，彈性大，強(qiáng)度高(相對純銅)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于造船，化工，電子等行業(yè)。用于制造軍工耐蝕構(gòu)件，各種彈簧與插件。Cu與Ni高溫溶化時(shí)為無限固溶體，面心立方體晶格。目前國內(nèi)生產(chǎn)的B19白銅抗拉強(qiáng)度400 σ b/MPa延伸性能35δ/%長時(shí)間海水浸泡會(huì)產(chǎn)生一定的腐蝕。如何提高性能的同時(shí)提高白銅耐腐蝕性長期以來一直是本專業(yè)科技人員潛心研究的課題，但至今未能見到有關(guān)突破相關(guān)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述所存在的技術(shù)問題，而提供一種高強(qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金及其制造方法。本發(fā)明既大幅度提高強(qiáng)度，又大幅度提高耐腐蝕性、耐磨性。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該白銅合金成分的重量百分比組成為
金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 1-0.5% ,硅1-2. 5%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)
<2. 0%。本發(fā)明白銅合金成分優(yōu)選的重量百分比組成為金屬鎳44-46 %，海綿鋯
0.2-0.4%，硅1.5-2.0%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)< 2.0%。本發(fā)明還包括一種具有高強(qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金的制造方法，其特征是先以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組按下述重量百分比設(shè)計(jì)質(zhì)量，分別將一定量的電解銅，電解鎳，海綿鋯，硅粉分步驟裝入真空感應(yīng)電爐中；其具體操作程序如下鎳、銅、硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽經(jīng)抽真空后送電熔化，待真空度達(dá)到O. 9
1.OPa時(shí)調(diào)整功率為30 45KW，然后再經(jīng)精煉30 40分鐘后，經(jīng)過停電至冷凝結(jié)殼，再送入功率為15 25KW的電熔化，經(jīng)精煉20 30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa，加入海綿鋯傾爐攪拌3 5次，此時(shí)溫度為1380 1420°C，帶電澆鑄成型，冷卻10 20分鐘后成型鑄塊與模具分離；成型鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-105(TC開坯軋制成帶，總加工率控至70-90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品；
該合金成分的重量百分比組成為金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 1-0. 5%，硅1-2. 5%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)< 2. 0%。本發(fā)明在提高耐腐蝕性的同時(shí)，大幅度提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，最終采取加入鋯(Zr)硅(Si)方式。之所以選擇鋯、硅的原因，是鋯在加熱時(shí)能大量的吸收氧、氫、氮等氣體是理想的吸氣劑再有鋯的耐蝕性比鈦好接近鈮、鉭。硅的加入有利于通過固溶強(qiáng)化細(xì)化晶粒提升金屬性能。
本發(fā)明與現(xiàn)有白銅相比有如下優(yōu)點(diǎn)
1.抗拉強(qiáng)度670—770 ob/MPa，延伸38-45 δ/%，比我國目前生產(chǎn)的B19強(qiáng)度提高40%以上，延伸提高20%，耐腐蝕性提高近3倍。2、本發(fā)明具有應(yīng)用廣泛，使用壽命長等特點(diǎn)，可生產(chǎn)板、帶、管、棒、線、鍛件。在造船、化工、機(jī)械制造、冶金等行業(yè)得到應(yīng)用。本發(fā)明還具有白銅合金的加工性良好，加工工藝環(huán)節(jié)簡單，加工成本低，易于生產(chǎn)，適用了各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金的要求。本發(fā)明制造方法改變了原有非真熔鑄過程，采用真空熔煉降低了金屬中的氣體含量進(jìn)一步提高了金屬的質(zhì)量，同時(shí)由于海綿鋯無法在非真空條件下熔化加入到銅鎳的金屬熔體中。
該制造方法改變了原有道次間采用非真空退火的工藝，采用真空充氮?dú)獗Ｗo(hù)退火極大的提高了帶材的表面質(zhì)量。(因非真空退火后帶材需經(jīng)過酸洗處理。即污染環(huán)境又增加了成本)
下面將通過實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明其中的例子而已，并不代表本發(fā)明所限定的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例I
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅10. 7千克，電解鎳8. 9千克，海綿鋯O. 015千克，金屬硅粉O. I千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa再，加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。各工序說明
I·原料需選擇聞品質(zhì)的電解銅、電解鎮(zhèn)、海綿錯(cuò)、金屬娃粉；
2.真空熔煉真空度要達(dá)到IPa，加溫至1380-1420°C精煉20-30分鐘充氬氣保護(hù)澆鑄出
爐；
3.成份分析:鎳(44-46%)鋯(O.2-0. 4%)硅(I. 5-2. 0%)銅余量，雜質(zhì)< 2. 0%，分析方法略；
4.鑄塊40*200*300(mm)經(jīng)銑面厚度為30-35 (mm)以表面無缺陷為準(zhǔn)。5.低倍滲透檢查無缺陷；
6.鑄塊加熱950-1050°C保溫2小時(shí)，熱軋開坯軋至7.5mm經(jīng)銑面處理至7. Omm ；
7.中軋道次間真空退火750-800°C保溫4小時(shí)經(jīng)3個(gè)道次從7.Omm軋至2. 0mm。實(shí)施例2:
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅10. 9千克，電解鎳8. 7千克，海綿鋯O. 02千克，金屬硅粉O. 13千克(分步驟依次裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3_5次一測溫(1380-1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例3:
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅11千克，電解鎳8. 6千克，海綿鋯O. 025千克，金屬硅粉O. 15千克(分步驟裝入25公斤真空 感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面錠處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70-95 %之間，經(jīng)750-800 V退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例4:
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅10. 6千克，電解鎳8. 8千克，海綿鋯O. 03千克，金屬硅粉O. 17千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例5
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅
10.7千克，電解鎳9. O千克，海綿鋯O. 035千克，金屬硅粉O. 19千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例6
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅10.8千克，電解鎳8. 7千克，海綿鋯O. 04千克，金屬硅粉O. 21千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例7
O以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅
11.I千克，電解鎳8. 6千克，海綿鋯O. 045千克，金屬硅粉O. 23千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼一再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380_1420°C )—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。實(shí)施例8
(I)以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為電解銅11千克，電解鎳8. 7千克，海綿鋯O. 05千克，金屬硅粉O. 25千克(分步驟裝入25公斤真空感應(yīng)電爐)。操作程序如下鎳+銅+硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽一抽真空一送電熔化(待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30-45KW)—精煉30-40分鐘一停電至冷凝結(jié)殼—再送電熔化(功率為15 25KW)—精煉20-30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa,再加入海綿鋯傾爐攪拌3-5次一測溫(1380-1420°C)—帶電澆鑄，模具成型，冷卻10 20分鐘取錠一取樣。(2)鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70_90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品。
B19白銅與發(fā)明材料力學(xué)性能、抗腐蝕對比表
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度高腐蝕性白銅合金，其特征在于該白銅合金成分的重量百分比組成為 金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 1-0.5% ,硅1-2. 5%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)<2. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度高腐蝕性白銅合金，其特征是在于該白銅合金成分的重量百分比組成為金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 2-0. 4% ,硅I. 5-2.0%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)< 2. 0%。
3.一種高強(qiáng)度高腐蝕性白銅合金的制造方法，其特征是先以電解銅、電解鎳、海綿鋯、硅為原料配制合金料，各分組按下述重量百分比設(shè)計(jì)質(zhì)量，分別將一定量的電解銅，電解鎳，海綿鋯，硅粉分步驟裝入真空感應(yīng)電爐中；其具體操作程序如下鎳、銅、硅放入鎂砂坩堝中海綿鋯放入加料槽經(jīng)抽真空后送電熔化，待真空度達(dá)到O. 9 I. OPa時(shí)調(diào)整功率為30 45KW，然后再經(jīng)精煉30 40分鐘后，經(jīng)過停電至冷凝結(jié)殼，再送入功率為15 25KW的電熔化，經(jīng)精煉20 30分鐘后充氬氣至真空度O. 08 O. 09MPa,加入海綿鋯傾爐攪拌3 5次，此時(shí)溫度為1380 1420°C，帶電澆鑄成型，冷卻10 20分鐘后成型鑄塊與模具分離；成型鑄塊經(jīng)銑面處理后加熱至950-1050°C開坯軋制成帶，總加工率控至70-90%之間，經(jīng)750-800°C退火成軟態(tài)，即為合金成品； 該合金成分的重量百分比組成為金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 1-0. 5%，硅1-2. 5%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)< 2. 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度高腐蝕性白銅合金的制造方法，其特征是在于該合金成分的重量百分比組成為金屬鎳44-46%，海綿鋯O. 2-0. 4%，硅I. 5-2. 0%，金屬銅為余量，不可避免的雜質(zhì)< 2. 0%。
全文摘要
一種高強(qiáng)度高腐蝕性的白銅合金及其制造方法，其技術(shù)要點(diǎn)是它包括以電解銅、電解鎳為主成份，加入少量的海綿鋯及金屬硅粉，雜質(zhì)≤2.0％。要發(fā)明是通過在真空感應(yīng)電爐中經(jīng)電熔化，精煉，冷凝結(jié)殼以及澆鑄成型等步驟，而成為軟態(tài)合金成品。本發(fā)明由于具有高強(qiáng)度高耐蝕性，抗拉強(qiáng)度670-770MPa,延伸性能38-45％，比B19性能高出40％以上耐蝕性提高3倍，具有良好的機(jī)械加工性能。本發(fā)明具有應(yīng)用廣泛，使用壽命長等特點(diǎn)，可生產(chǎn)板、帶、管、棒、線、鍛件。在造船、化工、機(jī)械制造、冶金等行業(yè)得到應(yīng)用。本發(fā)明還具有白銅合金的加工工藝環(huán)節(jié)簡單，加工成本低，易于生產(chǎn)，適用了各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度高耐腐蝕性白銅合金的要求。
文檔編號(hào)C21D1/773GK102634691SQ20121014924
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者周明, 孫海忠, 鄭新文, 郭春江 申請人:沈陽難熔金屬研究所