一种耐高温铜合金材料及其制备方法
【专利摘要】一种耐高温铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：铅0.3-0.5、硅1.3-1.5、锰6.3-6.5、镍1.1-1.3、锡0.16-0.18、铬2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nb1.16-1.27、余量为铜。本发明合金通过添加镍、锰、Nb、Hf、铬等元素，提高了铜合金的硬度和耐磨性能，提高了熔点，同时导电性能不降低；通过添加锡，使得合金摩擦系数小，耐腐蚀，延长了使用寿命；本发明铜合金适用于制作轴承﹑蜗轮﹑齿轮、滑靴和配流盘等重要零件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
【专利说明】一种耐高温铜合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属合金材料的制造领域，尤其涉及一种耐高温铜合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铜因其良好的导电性，可塑性，耐腐蚀性，应用非常广泛。在铜合金中添加铝、镍、锰、锡、硅、铅等元素，可以改善铜的性能，用于不同的场所。目前我国现有的铜合金仍存在一些问题，如合金内含有大量杂质元素，高温疲劳性差、高温强度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系数大，使用寿命短；导电性差，浪费电能；弯曲加工性能差，容易折断；质量重，施工困难；还不能满足市场要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种耐高温铜合金材料及其制备方法，该铜合金材料具有高硬度、摩擦系数小、耐磨性好、耐高温的优点。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种耐高温铜合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:铅 0.3-0.5、硅 1.3-1.5、锰 6.3-6.5、镍 1.1-1.3、锡 0.16-0.18、铬 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、余量为铜。
[0005]所述的耐高温铜合金材料的生产方法，其特征在于:
(I)、准备纯铜与废铜按1:1-2比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、铬、Nb ; (2 )锰、锡；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
[0006]所述的铸后热处理是:先由室温以240_250°C /小时速率升温至250_260°C，保温50-60分钟，再以240-250°C /小时速率升温至560_570 °C，保温1_2小时；再以250-2600C /小时速率降温至100-120°C，保温1_2小时；再以240_250°C /小时速率升温至360-380°C，保温1-2小时；再以150-160。。/小时速率降温至100_120°C，保温1-2小时；再以200-210°C /小时速率升温至310-330°C，保温1.5-2小时，取出空冷即得。
[0007]所述的精炼剂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、钦白粉2_3、莖石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰焊l-2、Na2TiF68_10、氟硅酸钠3-4 ;其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明合金通过添加镍、锰、Nb、Hf、铬等元素，提高了铜合金的硬度和耐磨性能，提高了熔点，同时导电性能不降低；通过添加锡，使得合金摩擦系数小，耐腐蚀，延长了使用寿命；通过合理控制铸后处理温度，使用废铜作为原料，使芯部硬度与表面硬度基本一致，合金品质均一，不易产生裂纹。本发明铜合金适用于制作轴承、蜗轮、齿轮、滑靴和配流盘等重要零件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提闻成品率。
【具体实施方式】
[0009]一种耐高温铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为:铅0.3-0.5、硅 1.3-1.5、锰 6.3-6.5、镍 1.1-1.3、锡 0.16-0.18、铬 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、
余量为铜。
[0010]所述的耐高温铜合金材料的生产方法如下:
(1)、准备纯铜与废铜按1:1.5比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
(2)、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、铬、Nb；(2)锰、锡；(3)其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为24分钟，投料后搅拌均匀。
[0011]所述的铸后热处理是:先由室温以245°C /小时速率升温至255°C，保温55分钟，再以245°C /小时速率升温至565°C，保温1.5小时；再以255°C /小时速率降温至105°C，保温1.5小时；再以245°C /小时速率升温至370°C，保温1.5小时；再以155°C /小时速率降温至100-120°C，保温1.5小时；再以205°C /小时速率升温至320°C，保温1.7小时，取出空冷即得。
[0012]所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成:二氧化硅15、白云石3、苦菱土4、粘土 30、钛白粉2、莹石8、玉石粉4、蒙脱石1、树木灰烬2、Na2TiF68、氟硅酸钠3 ;其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1_2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
[0013] 本实施例耐高温铜合金材料，抗拉强度6 b为560Mpa，屈服强度500MPa，硬度值HB为140，导电率％IACS60，20°C延伸率13%，软化温度600°C。
【权利要求】
1.一种耐高温铜合金材料，其特征在于:其含有的化学元素成分及其质量百分比为:铅 0.3-0.5、硅 1.3-1.5、锰 6.3-6.5、镍 1.1-1.3、锡 0.16-0.18、铬 2.1-2.3、Hf0.1-0.2、Nbl.16-1.27、余量为铜。
2.根据权利要求1所述的耐高温铜合金材料的生产方法，其特征在于: (I)、准备纯铜与废铜按1:1-2比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等； (2 )、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为:(I)硅、铬、Nb ; (2 )锰、锡；(3 )其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的耐高温铜合金材料的生产方法，其特征在于:所述的铸后热处理是:先由室温以240-250°C /小时速率升温至250-260°C，保温50-60分钟，再以240-2500C /小时速率升温至560-570°C，保温1-2小时；再以250_260°C /小时速率降温至100-120°C，保温1-2小时；再以240-250°C /小时速率升温至360_380°C，保温1-2小时；再以150-160°C /小时速率降温至100-120°C，保温1-2小时；再以200-210°C /小时速率升温至310-330°C，保温1.5-2小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的耐高温铜合金材料的生产方法，其特征在于:所述的精炼剂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、钛白粉2-3、莹石6-8、玉石粉3-4、蒙脱石1-2、树木灰烬1_2、Na2TiF6 8_10、氟硅酸钠3_4 ;其制备方法是将二氧化硅、白云石、苦菱土、粘土、钛白粉、莹石、玉石粉、蒙脱石、树木灰烬混合，加热至2600-3000°C，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1_2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
【文档编号】C22F1/08GK104032178SQ201410197407
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】陈大军 申请人:蚌埠市宏威滤清器有限公司