一种阀门用铜合金及阀门制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及到合金领域，具体指一种阀口用铜合金及阀口制备方法。
【背景技术】
[0002] 阀口是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变通路断面和介质流动方向， 具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。从最简单的截止阀到极为复杂的自控 系统中所用的各种阀口，其品种和规格相当繁多。阀口可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀 性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀口根据材质可分为 铸铁阀口，铸钢阀口，不诱钢阀口，铭钢钢阀口，铭钢饥钢阀口，双相钢阀口，塑料阀口等。
[0003] 铜合金阀口是阀口中的一种，由于其具有耐腐蚀性强，因此铜合金在阀口 W及阀 用零件上得到了充分应用，在很多领域起到关键的作用，但铜阀口也存在着一些缺陷，如： 耐摩擦能力低，强度低，导致阀口的使用寿命较短。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种耐高溫性能好、耐腐 蚀性能好、强度高且能有效提高耐摩擦能力阀口用铜合金，从而延长阀口的使用寿命。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种耐高溫性能 好、耐腐蚀性能好、强度高且能有效提高耐摩擦能力铜合金阀口的制备方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:该阀口用铜合金，其特征在于包 括下述组分： Fe 6.0 ~8.0wt% Cr 3.3 ~4.7wt〇/i
[0007] Sn 2.5 ~3.5wt% Bi 1.5 ~2.5wt〇/i VC 1.2 ~2.8wt〇/^
[000引其余为铜和不可避免的杂质。
[0009] 较好的，所述不可避免杂质含量含2wt%。
[0010] 铜合金阀口的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
[0011] 1)烙炼:先加入40~45 %的纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1150~1200°C，然后依 次加入1.5~2.5wt %的Bi，2.5~3.5wt %的Sn、1.2~2.8wt %的VC，揽拌均匀后恒溫10~ 15min；
[001^ 再依次加入6.0~S.Owt%的Fe、3.3~4.7wt%的CrW及余量的纯铜锭，揽拌均匀 后升溫至1200~1250°C下烙炼15~20min，得到烙炼的混合液；
[0013] 2)诱注:将步骤1)中得到的混合液，诱注到阀口的金属模具中，将模内铸件冷却到 1000±10°C，打开模具，取出成型毛巧，然后在4~6min内冷却到300°CW下，然后空冷至室 溫，即得到铜合金阀口。在l〇〇〇±l〇°C，毛巧已成型，开模快冷，能够增加铜在铁中的固溶 度，从而增加铜合金的强度，可较大限度的防止铜从铁中析出。
[0014]较好的，所述Fe是W铜包覆铁粉的方式加入的，铜包覆铁粉中Cu的含量为15~ 20wt% ;化W铜包覆铁粉的方式加入，可W使化更好的与铜合金基体进行融合；
[001引所述的Cr是W低碳铭铁粉FexCryCz的方式加入的，所述低碳铭铁粉中碳的含量Z为 0.10~0.40wt%，铭的含量y为50~60wt%，余量为zez与铜包覆铁粉中的铁量之和即为本 阀口用铜合金中的铁量。
[0016] 与现有技术相比，本发明所提供的铜合金各组分相互协同作用，大大提高了阀口 的强度和耐摩擦能力;Bi和Sn可W改善VC与铜基体的润湿性，使VC颗粒很好的与铜基体进 行融合，进一步增加铜合金的耐摩擦能力和强度；本发明制备的阀口抗拉强度可达到 TOOMPa W上，干摩擦系数为0.15~0.22，磨损率为50~80mg/Km;而通常的阀口铜合金材料， 抗拉强度为400~eOOMPa，干摩擦系数为0.25~0.45，磨损率为120~160mg/Km。
【具体实施方式】
[0017] W下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[001引实施例1至实施例4:
[0019]实施例1至实施例4的制备方法如下；
[0020] 1)烙炼:先加入40~45 %的纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1150~1200°C，按照表 1中的组分依次加入Bi、Sn、VC(为碳化饥缩写），揽拌均匀后保溫10~15min;再按照表1中的 组分依次加入Fe、CrW及余量的纯铜锭，揽拌均匀后在1200~1250°C下烙炼15~20min，得 到烙炼混合液；
[0021] Fe分为两部分，其中第一部分Fe是W铜包覆铁粉的方式加入的，铜包覆铁粉中Cu 的含量为15~20wt%，运部分化包含在余量化中。
[0022] Cr是W低碳铭铁粉FexCryCz的方式加入的；低碳铭铁粉中碳的含量Z为0.10- 0.40wt%，铭的含量y为50~60wt% ;余量X为第二部分铁。
[0023] 2)诱注:将步骤1)得到的烙炼混合液诱注到阀口金属型模具中，到模内铸件冷却 到1000±10°C，打开模具，取出成型毛巧，然后在5min内快速冷却到300°CW下，之后空冷至 室溫，即得到铜合金阀口。
[0024] 对比例1至对比例5
[00巧]铜合金材料的组成见表1对比例1-5。
[0026] 本发明所述的用于阀口的铜合金材料，其制作步骤如下：
[0027] 1)烙炼:先加入40~45 %的纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1150~1200°C，按照表 1中的组分依次加入Bi、Sn、VC，揽拌均匀后保溫，10~15min;再按照表1中的组分依次加入 FeXrW及余量的纯铜锭，揽拌均匀后在1200~1250°C下烙炼15~20min，得到烙炼的混合 液;所述的化是W铜包覆铁粉的方式加入的，铜包覆铁粉中Cu的含量为15~20wt %，所述的 Cr是W低碳铭铁粉的方式加入的；
[0028] 2)诱注:将1)中得到的混合液，诱注到金属型阀口成型模具中，到模内铸件冷却到 1000 ± 10°C，打开模具，取出成型毛巧，然后在5min内快速冷却到300°C W下，之后空冷至室 溫〇
[00巧]对比例6:
[0030] 铜合金材料的组成见表1对比例6。
[0031] 本发明所述的用于阀口的铜合金材料，其制作步骤如下：
[0032] 1)烙炼:先加入纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1200~1250°C，按照表1中的组分 依次加入Bi、Sn、VC、Fe、Cr，揽拌均匀后保溫25~35min;得到烙炼的混合液;所述的Fe是W 铜包覆铁粉的方式加入的，铜包覆铁粉中Cu的含量为15~20wt%，所述的化是W低碳铭铁 粉的方式加入的；
[0033] 2)诱注:将1)中得到的混合液，诱注到金属型阀口成型模具中，到模内铸件冷却到 1000 ± 10°C，打开模具，取出成型毛巧，然后在5min内快速冷却到300°C W下，之后空冷至室 溫〇
[0034] 对比例7:
[0035] 铜合金材料的组成见表1对比例7。
[0036] 本发明所述的用于阀口的铜合金材料，其制作步骤如下：
[0037] 1)烙炼:先加入40~45 %的纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1150~1200°C，按照表 1中的组分依次加入Bi、Sn、VC，揽拌均匀后保溫，10~15min;再按照表1中的组分依次加入 FeXrW及余量的纯铜锭，揽拌均匀后在1200~1250°C下烙炼15~20min，得到烙炼的混合 液;所述的化是W铜包覆铁粉的方式加入的，铜包覆铁粉中Cu的含量为15~20wt %，所述的 Cr是W低碳铭铁粉的方式加入的；
[0038] 2)诱注:将1)中得到的混合液，诱注到金属型阀口成型模具中，自然冷却到室溫， 取出成型毛巧。
[0039] 对各实施例和对比例制备的阀口进行性能测试。
[0040] 其中抗拉强度测试采用GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室溫试验 方法》;摩擦磨损性能采用GB/T 12444-2006《金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试 验》;拉伸强度采用WDW-300A电子万能试验机，其抗拉强度为700~SOOMPa;摩擦磨损性能采 用M-200型磨损试验机，摩擦副为Cr 12钢环，试验载荷为20N，线速度为0.5m/S，干摩擦系数 为0.15~0.22，磨损率为50~80mg/Km。检测结果如表2所示。
[0041] 表 1
[0042]
[0043] 表1中，*为铜包覆铁粉，m为铜包覆铁粉中Cu含量，η为Fe含量，表格中的数据分别 为m、n;
[0044] **为低碳铭铁粉，其中X为低碳铭铁粉中化的含量，y为Gr含量，z为碳含量;表格中 数据依次为x、y、z;
[0045] *林:化和化的量均为CumFen和化xCryCz中的化和化折合后在合金中所占比例。
[0046] 表1中各数据单位均为wt%。
[0047] 表 2 Γ00481
【主权项】
1. 一种阀口用铜合金，其特征在于包括下述组分： Fe 6.0~S.Owt% Cr 3.3~4.7wt% Sn 2.5 ~3.5wt% Bi 1.5 ~2.5wt% VC 1.2 ~2.8wt% 其余为铜和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的阀口用铜合金，其特征在于所述不可避免杂质含量^ %。3. 如权利要求1或2所述的阀口用铜合金的制备方法，其特征在于包括下述步骤： 1) 烙炼:先加入40~45 %的纯铜锭，待纯铜锭烙化后加热到1150~1200°C，然后依次加 入1.5~2.5wt%的Bi，2.5~3.5wt%的Sn、1.2~2.8wt%的VC，揽拌均匀后恒溫10~15min; 再依次加入6.0~8. Owt %的Fe、3.3~4.7wt%的化W及余量的纯铜锭，揽拌均匀后升 溫至1200~1250°C下烙炼15~20min，得到烙炼的混合液； 2) 诱注：将步骤1)中得到的混合液，诱注到阀口模具中，将模内铸件冷却到1000± 10 °C，打开模具，取出成型毛巧，然后在4~6min内冷却到300°C~200°CW下，然后空冷至室 溫，即得到铜合金阀口。4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述化是W铜包覆铁粉的方式加入的， 铜包覆铁粉中化的含量为15~20wt% ; 所述的化是W低碳铭铁粉化xCryCz的方式加入的，所述低碳铭铁粉中碳的含量Z为0.10 ~0.40wt %，铭的含量y为50~60wt %。
【专利摘要】本发明涉及到一种阀门用铜合金及阀门制备方法，其特征在于包括下述组分：其余为铜和不可避免的杂质。制备方法为先加纯铜锭熔化然后依次加入Bi、Sn和VC，搅拌均匀并恒温；再依次加入Fe、Cr及余量铜，搅拌均匀后升温熔炼后，浇注到阀门模具中，制备得到铜合金阀门。本发明所提供的铜合金各组分相互协同作用，大大提高了阀门的强度和耐摩擦能力。
【IPC分类】C22C9/00, C22C1/02
【公开号】CN105543544
【申请号】CN201511032818
【发明人】冯振华
【申请人】宁波会德丰铜业有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月29日