一种具有优越热强性的铜合金棒及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有优越热强性的铜合金棒及其制造方法，本发明的具有优越热强性的铜合金棒由以下重量百分数的组分组成：铝0.1%～0.5%，锰3%～6%，磷0.05%～0.2%，余量为铜。本发明在原有的锰青铜QMn5的基础上，调整锰元素的含量并创新性地添加铝﹑磷两种元素，分不同步骤，通过熔炼将铝、磷两种元素添加到现有的铜-锰合金当中。通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，在保证相应性能的同时进一步改善最终合金的热强性，从而得到一种在高温下经久耐用的改性铜合金棒材。
【专利说明】一种具有优越热强性的铜合金棒及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及合金棒生产领域，尤其涉及具有优越热强性的铜合金棒，以及这种合金棒的制造方法。
【背景技术】
[0002]QMn5为含锰量较高的锰青铜，其具有较高的强度、硬度和良好的塑性，在热态及冷态下能很好地承受压力加工，具有良好的耐蚀性，并具有高的热强性，400°C以下能够保持其力学性能。因此，它主要用于制作蒸汽机零件和锅炉的各种管接头、蒸汽阀门等高温耐蚀零件。但是其热强性在温度超过400°C之后有明显下降趋势，因此高温情况下实际应用寿命大大缩短。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有优越热强性的铜合金棒，以及这种铜合金棒的制造方法。
[0004]为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0005]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.1%~
0.5%,锰3%~6%,磷0.05%~0.2%,余量为铜。
[0006]进一步地，所述铜合金棒各组分的重量百分数配比如下:铝0.3%，锰4.5%，磷
0.15%，余量为铜。
[0007]进一步地，所述具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，包含以下步骤:
[0008]I)按照重量配比将铜、锰置于工频电炉内，加热至950°C~1050°C熔炼，待完全熔化后保温至1000°C。
[0009]2)将铝、磷添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼之后再次保温。
[0010]3)用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3~6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内。
[0011]4)将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行铸锭，对铸造成型后的坯锭进行车削，以便下一步挤压。
[0012]5)对车削完成后的光锭进行挤压。
[0013]6)对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率；按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0014]更进一步地，步骤I)种所述的铜为电解铜。
[0015]更进一步地，步骤I)中所述熔炼时间为3~4小时，所述保温时间为I~2小时。
[0016]更进一步地，步骤2)中所述熔炼时间为I~2小时，所述再次保温时间为0.5~1小时。
[0017]更进一步地，步骤4)中所述铸锭的铸造温度为950°C~1000°C。
[0018]更进一步地,步骤4)中所述还锭的直径为40mm~120mm,长度为500mm。[0019]更进一步地，步骤5)中所述挤压选取800吨~2000吨的挤压机，挤压温度为600°C~700°C，挤压速度为2~5mm/s。
[0020]采用以上技术方案，本发明在原有的锰青铜QMn5的基础上，调整锰元素的含量并创新性的添加铝、磷两种元素，分不同步骤，通过熔炼将铝、磷两种元素添加到现有的铜-锰合金中。通过熔炼过程中元素在不同时期形成的相，在保证相应性能的同时进一步改善最终合金的热强性，从而得到一种在高温下经久耐用的改性铜合金棒材。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]实施例1
[0024]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.1%，锰
3.5%，磷0.1%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤:
[0025]按照重量配比将电解铜、锰置于工频电炉内，加热至950°C，熔炼4小时，待完全熔化后在1000°C下保温2小时；将铝、磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至IIOO0C，熔炼2小时之后再次保温0.5小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在950°C下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为40mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取2000吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为600°C，挤压速度为2mm/s ;对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0026]将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0027]实施例2
[0028]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.3%，锰
4.5%，磷0.15%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤:
[0029]按照重量配比将电解铜、锰置于工频电炉内，加热至1000°C，熔炼3小时，待完全熔化后在1000°C下保温I小时；将铝、磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼1.5小时之后再次保温I小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行5次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000°C下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为80mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1500吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为650°C，挤压速度为4mm/s ;对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0030]将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0031]实施例3
[0032]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.2%，锰
5.5%，磷0.05%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤:
[0033]按照重量配比将电解铜、锰置于工频电炉内，加热至1000°C，熔炼3小时，待完全熔化后在1000°C下保温I小时；将铝、磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼1.5小时之后再次保温I小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行5次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000°C下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为50mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1500吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为675°C，挤压速度为4mm/s ;对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0034]将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0035]实施例4
[0036]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.5%，锰3%，磷0.2%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤:
[0037]按照重量配比将电解铜、锰置于工频电炉内，加热至1050°C，熔炼3.5小时，待完全熔化后在1000°C下保温2小时；将铝、磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼2小时之后再次保温0.5小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在975°C下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为80mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取800吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为700°C，挤压速度为3mm/s ;对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0038]将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0039]实施例5
[0040]一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.4%，锰6%，磷0.15%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤:
[0041]按照重量配比将电解铜、锰置于工频电炉内，加热至950°C，熔炼3.5小时，待完全熔化后在1000°C下保温2小时；将铝、磷两种元素添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼1.5小时之后再次保温I小时；用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行4次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；将检验合格的溶液在1000°C下按照预定的尺寸进行铸锭，得到直径为120mm，长度为500mm的坯锭，对铸造成型后的坯锭进行车削；选取1000吨的挤压机对车削完成后的光锭进行挤压，挤压温度为700°C，挤压速度为5mm/s ;对挤压完成后的合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，以保证棒材的合格率，按照预期的产品尺寸进行切割并包装入库。
[0042]将所得具有优越热强性的铜合金棒进行耐蚀性、热强性、硬度、强度及塑性试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0043]表1具有优越热强性的铜基合金棒性能对比表
[0044]
【权利要求】
1.一种具有优越热强性的铜合金棒，由以下重量百分数的组分组成:铝0.1%~0.5%，锰3%~6%，磷0.05%~0.2%,余量为铜。
2.根据权利要求1所述的具有优越热强性的铜合金棒，其特征在于，所述铜合金棒各组分的重量百分数配比如下:铝0.3%，锰4.5%，磷0.15%，余量为铜。
3.一种具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，包含以下步骤: 1)按照重量配比将铜、锰置于工频电炉内，加热至950°C~1050°C熔炼，待完全熔化后保温至1000 C ； 2)将铝、磷添加到铜-锰合金液中，并升温至1100°C，熔炼之后再次保温； 3)用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行3~6次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内； 4)将检验合格的溶液按照预定的尺寸进行铸锭，对铸造成型后的坯锭进行车削，以便下一步挤压； 5)对车削完成后的光锭进行挤压； 6)对挤压完成后的铜合金棒进行超声波或者涡流探伤，挑出探伤不合格的产品，按照预期的产品尺寸对合格产品进行切割并包装入库。
4.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤I)中所述的铜为电解铜。
5.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤1)中所述熔炼时间为3~4小时，所述保温时间为I~2小时。
6.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述熔炼时间为I~2小时，所述再次保温时间为0.5~I小时。
7.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述铸锭的铸造温度为950°C~1000°C。
8.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述还锭的直径为40mm~120mm,长度为500mm。
9.根据权利要求3所述的具有优越热强性的铜合金棒的制造方法，其特征在于，步骤5)中所述挤压选取800吨~2000吨的挤压机，挤压温度为600°C~700°C，挤压速度为2~5mm/s。
【文档编号】C22F1/08GK103555995SQ201310590979
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】陆海荣, 孙飞, 赵勇 申请人:苏州天兼金属新材料有限公司