铜合金基体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属冶炼技术领域，，尤其涉及一种铜合金基体材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 同步器齿环是汽车变速箱中换挡用的汽车零部件，一般情况下材料为铜合金。常 用Ni-Cu合金，强度有限，耐磨性不够，难以满足在基体环、同步环的运用需求。
[0003] 此外，现有的铜合金基体材料制备方法对高熔点元素元素熔化耗能较高，熔化效 率较低，成本偏高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：针对现有技术的不足，一方面，提供一种高强度、耐磨性好的铜 合金基体材料；另一方面，提供所述铜合金基体材料的节能、高效、低成本的制备方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种铜合金基体材料，其由以下质量百分比的 元素组成：
[0006]
[0007] 另一方面，本发明提供了所述的铜合金基体材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0008] 步骤A，按照各元素组成质量百分比提供AI、Ni、S i、Fe的来料，制备AI -Ni -S i -Fe 四元中间合金；
[0009] 步骤B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Mn、Al-Ni-Si_Fe四元中间合金的 来料，升温熔化后，精炼除渣，再升温到1100~1150°C，取样，调整元素组成至指定质量百 分比；
[0010] 步骤C，调整温度至1090~1150°C，立式半连铸成铸锭，在700~780°C温度下挤 压成型。
[0011] 本发明的有益效果如下：
[0012] Ni:铸造黄铜中Ni起到扩大α相区作用，而在本材料中因锌当量偏高无 α相，基 体为β相，随Ni升高起到遏制γ相产生作用，Ni还细化组织，提高合金的韧性和抗拉强 度；
[0013] Al:显著提高材料强度、抗拉强度、屈服强度，提高合金流动性，降低Zn的烧损；
[0014] Si:使β相区左移，显著提高材料强度和硬度；
[0015] Fe:细化合金组织；
[0016] Mn:在保留相当大的塑性的同时提高强度和硬度，提高耐热性，稳定铸造黄铜的 β相，防止析出γ相。
[0017] Al、Si、Ni :形成高硬度的球状强化相，提高强度和硬度。
[0018] 本发明提供的制备方法，其优点是：通过Al-Ni-Si-Fe四元中间合金的制备，降低 高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供了一种铜合金基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：
[0020]
[0021]
[0022] 优选的，所述的铜合金基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：
[0023]
[0024] 另一方面，本发明提供了所述的铜合金基体材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0025] 步骤A，按照各元素组成质量百分比提供AI、Ni、S i、Fe的来料，制备AI -Ni -S i -Fe 四元中间合金；
[0026] 步骤B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn、Mn、Al-Ni-Si_Fe四元中间合金的 来料，升温熔化后，精炼除渣，再升温到1100~1150°C，取样，调整元素组成至指定质量百 分比；
[0027] 步骤C，调整温度至1090~1150°C，立式半连铸成铸锭，在700~780°C温度下挤 压成型。
[0028] 优选的，所述步骤A包括以下几个步骤：
[0029] A1，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Si、Fe的来料；
[0030] A2,先放部分铝、镍、铁到炉内，升温熔化；
[0031] A3,再加入剩余的镍，熔化后加入剩余的铝以及硅；
[0032] A4,待全部熔化后，在1200~1350°C温度范围内保温20~30min，静置，搅拌除 渣；
[0033] A5,取样，调整元素组成至指定质量百分比。
[0034] 优选的，所述步骤B包括以下几个步骤：
[0035] B1，按照各元素组成质量百分比提供铜、锰、锌、Al-Ni-Si-Fe四元中间合金的来 料；
[0036] B2,先加入铜、锰、Al-Ni-Si-Fe四元中间合金，升温熔化后，除渣，加入锌，升温熔 化后，再升温沸腾2~3分钟，精炼，静置，除渣；
[0037] B3,升温到1100~1150Γ，静置，取样，调整元素组成至指定质量百分比。
[0038] 具体的，本发明的铜合金基体材料在后续加工过程中，会产生部分肩料，以及在生 产和使用过程中产生的废弃的成型回炉料，可以对这部分肩料和成型回炉料进行再回收利 用。更优选的，所述步骤Bl的来料中还包括肩料与成型回炉料，所述步骤B2包括以下几个 步骤：
[0039] B2-1，先加入部分肩料、精炼剂及助溶剂，快速升温熔化，再加入铜、锰、 Al-Ni-Si-Fe四元中间合金等来料，升温恪炼；
[0040] B2-2,分批加入肩料，每次加入肩料的同时加精炼剂及部分成型回炉料；
[0041] B2-3,待所有材料熔化后，精炼除渣一次；
[0042] B2-4,继续加入剩余肩料和部分成型回炉料，升温熔炼；
[0043] B3-5,捞净浮渣后加入剩余的成型回炉料降温，然后加入锌，继续升温熔化；
[0044] B3-6,材料全部熔化完后，升温沸腾2~3分钟，加入精炼剂搅拌，静置，除渣，除渣 后加珍珠岩覆盖。
[0045] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0046] 实施例1 :
[0047] 在本实施例中，所述的铜合金基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：Cu 55.6% ;A1 3.82% ;Si 2.28% ;Ni 6.62% ;Fe 0.65% ;Mn 0.2% ;Ζη30· 83%。
[0048] 首先，在中频电炉中制备Al-Ni-Si-Fe四元中间合金。
[0049] 按照Al-Ni-Si-Fe四元中间合金各组分重量百分比配方进行中间合金配料；
[0050] 先放1/2的铝锭到炉内，周围放2/3的镍块，上面放铁块或边角余料，升温熔化；
[0051] 待铝、镍、铁块或边角余料部分熔化后，放入1/4的铝锭，用钢钎使之在熔液内搅 动以便其快速熔化，并用钢钎检查炉底有无结壳现象，如果有则需继续升温熔化；
[0052] 分批加入剩余的镍块进行熔化，加镍块时需注意防止飞溅；
[0053] 待镍块熔化后加入剩余铝锭，周围放硅，升温熔化