一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為：錳5.0-5.5、錫0.5-0.8、鋅3.0-3.5、鎂2.2-2.5、鎢1.0-1.2、鉬0.03-0.05、銻0.005-0.008、余量為銅。本發(fā)明合金通過(guò)添加錳、鋅、銻等元素，提高了銅合金的硬度、耐磨性和切削性能；通過(guò)添加鎢、鉬，提高了合金的熔點(diǎn)，增加了密度和硬度；通過(guò)添加錫、鎂，增加了合金的耐海水腐蝕性和耐高溫氧化性；芯部硬度與表面硬度基本一致,合金品質(zhì)均一。本發(fā)明銅合金綜合性能優(yōu)異，可加工多種零件，同時(shí)無(wú)鉛環(huán)保。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右，明顯提高成品率。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬合金材料的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅因其良好的導(dǎo)電性，可塑性，耐腐蝕性，應(yīng)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(chǎng)所。目前我國(guó)現(xiàn)有的銅合金仍存在一些問(wèn)題，如合金內(nèi)含有大量雜質(zhì)元素，高溫疲勞性差、高溫強(qiáng)度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系數(shù)大，使用壽命短；導(dǎo)電性差，浪費(fèi)電能；彎曲加工性能差，容易折斷；質(zhì)量重，施工困難；還不能滿足市場(chǎng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料及其制備方法，該銅合金材料具有硬度高、加工性能好、無(wú)鉛環(huán)保、耐腐蝕耐高溫氧化的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:錳 5.0-5.5、錫 0.5-0.8、鋅 3.0-3.5、鎂 2.2-2.5、鎢 1.0-1.2、鑰 0.03-0.05、銻 0.005-0.008、余量為銅。
[0005]所述的無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)、準(zhǔn)備純銅與廢銅按1:0.5-1比例作為銅基質(zhì)來(lái)源，將純銅加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)錳、錫、鑰；(2)鋅、鎂；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為21-23分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210_220°C /小時(shí)速率升溫至400_420°C，保溫50-60分鐘，再以220-230°C /小時(shí)速率升溫至560_570°C，保溫1-2小時(shí)；再以250_260°C /小時(shí)速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時(shí)；再以240-250°C /小時(shí)速率升溫至370_380°C，保溫1-2小時(shí)；再以250-260°C /小時(shí)速率降溫至100-120°C ;再以200-210°C /小時(shí)速率升溫至300-31 (TC，保溫2-3小時(shí)，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(shù)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(shù)木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時(shí)，過(guò)濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明合金通過(guò)添加錳、鋅、銻等元素，提高了銅合金的硬度、耐磨性和切削性能；通過(guò)添加鎢、鑰，提高了合金的熔點(diǎn)，增加了密度和硬度；通過(guò)添加錫、鎂，增加了合金的耐海水腐蝕性和耐高溫氧化性；通過(guò)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(zhì)均一。本發(fā)明銅合金綜合性能優(yōu)異，可加工多種零件，同時(shí)無(wú)鉛環(huán)保。本發(fā)明精煉劑用于鑄造生產(chǎn)，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級(jí)左右，明顯提聞成品率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料，其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:錳
5.0-5.5、錫 0.5-0.8、鋅 3.0-3.5、鎂 2.2-2.5、鎢 1.0-1.2、鑰 0.03-0.05、銻 0.005-0.008、
余量為銅。
[0010]所述的無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料的生產(chǎn)方法為:
(1)、準(zhǔn)備純銅與廢銅按1:0.7比例作為銅基質(zhì)來(lái)源，將純銅加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)錳、錫、鑰；(2)鋅、鎂；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以215°C /小時(shí)速率升溫至410°C，保溫55分鐘，再以225°C /小時(shí)速率升溫至565°C，保溫1.5小時(shí)；再以255°C /小時(shí)速率降溫至110°C，保溫1.5小時(shí)；再以245°C /小時(shí)速率升溫至375°C，保溫1.5小時(shí)；再以255°C /小時(shí)速率降溫至110°C ;再以205°C /小時(shí)速率升溫至305°C，保溫2.5小時(shí)，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(shù)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(shù)木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1_2小時(shí)，過(guò)濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0013] 本實(shí)施例無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料，抗拉強(qiáng)度6 b為610Mpa，屈服強(qiáng)度535MPa，硬度值HB為146，導(dǎo)電率％IACS60，軟化溫度595°C，20°C延伸率13.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料，其特征在于:其含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比為:錳 5.0-5.5、錫 0.5-0.8、鋅 3.0-3.5、鎂 2.2-2.5、鎢 1.0-1.2、鑰 0.03-0.05、銻0.005-0.008、余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)、準(zhǔn)備純銅與廢銅按1:0.5-1比例作為銅基質(zhì)來(lái)源，將純銅加入投入爐中熔化，進(jìn)行脫雜質(zhì)、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進(jìn)行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過(guò)程中向爐內(nèi)投入合金元素的批次順序?yàn)?(I)錳、錫、鑰；(2)鋅、鎂；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的時(shí)間間隔為21-23分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以210-220°C /小時(shí)速率升溫至400-420°C，保溫50-60分鐘，再以220-2300C /小時(shí)速率升溫至560-570°C，保溫1-2小時(shí)；再以250_260°C /小時(shí)速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時(shí)；再以240-250°C /小時(shí)速率升溫至370_380°C，保溫1_2小時(shí)；再以250-260°C /小時(shí)速率降溫至100-120°C;再以200_210°C /小時(shí)速率升溫至300_310°C，保溫2-3小時(shí)，取出空冷即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鉛環(huán)保銅合金材料的生產(chǎn)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(shù)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(shù)木灰燼混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時(shí)，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1_2小時(shí)，過(guò)濾，濾渣反復(fù)用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
【文檔編號(hào)】C22F1/08GK104032179SQ201410197553
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】陳大軍 申請(qǐng)人:蚌埠市宏威濾清器有限公司