一种无铅环保铜基合金棒及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种无铅环保铜基合金棒及其制造方法，本发明的无铅环保铜基合金棒由以下重量百分数的组分组成：锌1%～7%，锡0.5%～7%，硅0.5%～6%，磷0.05%～0.25%，锰0.01%～0.15%，余量为铜。本发明采用连铸连轧的生产工艺，省去了传统生产工艺中坯锭处理和退火挤压步骤，缩短了生产周期，提高了生产效率，大大降低了生产成本。本发明的合金棒材中采用硅元素替换传统铜合金中的铅元素，不含铅，避免了由于铅的使用所带来的环境污染，有利于环境保护，本发明提供的无铅环保铜基合金棒完全能够取代含有铅元素的锡青铜棒材。
【专利说明】一种无铅环保铜基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，尤其涉及一种无铅环保铜基合金棒，以及这种合金棒的制造方法。
【背景技术】
[0002]现有的锡青铜材料为了实现其易切屑性能往往会添加铅元素，含铅的锡青铜具有较高的耐磨性和良好的可加工性，纤焊和焊接性能好，主要用于制造航空、汽车及其他工业部门中承受摩擦的零件并进行必要的焊接。但是由于铅的特性，在进行热加工时，极易产生热脆性，因此只能进行冷加工，降低了合金棒的可加工性，并且铅对环境具有很大的危害，随着环保意识的明显提高，含铅元素的青铜合金已经不能满足国内外高端市场的要求。
【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不含铅，可加工性强的环保铜基合金棒，以及这种合金棒的制造方法。
[0004]为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0005]一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌1%~7%，锡0.5%~7%,硅 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,锰 0.01% ~0.15%,余量为铜。
[0006]进一步地，各组分的重量百分数配比如下:锌2%~6%，锡1.5%~6%，硅1%~5%，磷0.05%~0.25%,锰0.01%~0.15%,余量为铜。
[0007]进一步地，各组分的重量百分数配比如下:锌3%~5%，锡2.5%~5%，硅2%~4%，磷0.05%~0.25%,锰0.01%~0.15%,余量为铜。
[0008]进一步地，各组分的重量百分数配比如下:锌:4.5%，锡:4%，硅:3%，磷:0.2%，锰:
0.08%，余量为铜。
[0009]进一步地，所述无铅环保铜基合金棒的制造方法，包含以下步骤:
[0010]I)按照配比将铜、磷、锡、锌、硅、锰置于工频电炉内，加热至1250°C~1300°C完全熔化后，降温至1200°C。
[0011]2)将完全熔化的合金液充分搅拌后，在合金液上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，并保温。
[0012]3) 1200°C保温1.2~1.5小时后，从电炉内取出样品，采用直读光谱仪对样品进行三到五次成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内。
[0013]4)进一步保温40~60分钟后，重新升温至1300°C，并开启工频电炉的振动装置，采用连铸连轧的方法生产实心合金棒材。
[0014]5)用箱式退火炉对铜棒进行退火处理。
[0015]6)将退火完成后的合金棒材用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
[0016]更进一步地，步骤2)中所述搅拌采用石墨棒。[0017]更进一步地，步骤2)中所述石墨粉的厚度为11~13cm。
[0018]更进一步地，步骤4)中所述工频电炉的振动装置的振动频率为I次/秒。
[0019]更进一步地,步骤4)中所述的实心合金棒材直径为Φ 15mm,长度为4000mm。
[0020]更进一步地，步骤5)中所述退火处理的退火温度为200~300°C，退火时间为20~30分钟。
[0021]采用以上技术方案，本发明将传统铅元素替换为硅元素，按照锌、锡、硅、磷、锰、铜一定的成分配比，适当的温度，通过连铸连轧的生产工艺完成合金棒材的生产，能够完全取代含有铅元素的锡青铜合金棒材。并且本发明采用连铸连轧的生产工艺，省去了传统生产工艺中的坯锭处理和退火挤压步骤。因此本发明不仅获得了可替代现有含铅锡青铜的无铅环保合金材料，而且缩短了生产周期，提高了生产效率，大大降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明生产工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]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以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]实施例1，一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌:2%，锡:
0.5%，硅:4.5%，磷:0.25%，锰:0.01%，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]将各组分按配比称好，并置于工频电炉内加热至1250°C熔化后，用石墨棒搅拌均匀，并在其上覆盖12cm厚的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温I小时，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温40分钟左右，重新升温至1300°C，开启工频电炉的振动装置，振动频率为I次/秒，采用连铸连轧的方法生产直径为Φ 15mm，长度为4000mm的实心合金棒材,在200°C下对金属棒材进行退火处理,退火时间为20分钟,退火完成后用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，合格品进行包装运输，不合格产品进行回炉。
[0026]将所得无铅环保铜基合金棒进行耐磨性及硬度试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0027]实施例2，一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌:1%，锡:7%，硅:1.5%，磷:0.1%，锰: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:
[0028]将各组分按配比称好，并置于工频电炉内加热至1290°C熔化后，用石墨棒搅拌均匀，并在其上覆盖Ilcm厚的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温1.3小时，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温50分钟左右，重新升温至1300°C，开启工频电炉的振动装置，振动频率为I次/秒，采用连铸连轧的方法生产直径为Φ15πιπι，长度为4000mm的实心合金棒材,在260°C下对金属棒材进行退火处理,退火时间为25分钟,退火完成后用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，合格品进行包装运输，不合格产品进行回炉。
[0029]将所得无铅环保铜基合金棒进行耐磨性及硬度试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0030]实施例3，一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌:4.5%，锡:4%，娃:3%，磷:0.2%，锰:0.08%，余量为铜。其制造工艺流程如图1所示，依次进行以下步骤: [0031]将各组分按配比称好，并置于工频电炉内加热至1300°C熔化后，用石墨棒搅拌均匀，并在其上覆盖13cm厚的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温1.5小时，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温60分钟左右，重新升温至1300°C，开启工频电炉的振动装置，振动频率为I次/秒，采用连铸连轧的方法生产直径为Φ15πιπι，长度为4000mm的实心合金棒材,在300°C下对金属棒材进行退火处理,退火时间为30分钟,退火完成后用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，合格品进行包装运输，不合格产品进行回炉。
[0032]将所得无铅环保铜基合金棒进行耐磨性及硬度试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0033]实施例4，一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌:6%，锡:
5.5%，硅:6%，磷:0.05%，锰: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:
[0034]将各组分按配比称好，并置于工频电炉内加热至1290°C熔化后，用石墨棒搅拌均匀，并在其上覆盖Ilcm厚的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温1.3小时，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温40分钟左右，重新升温至1300°C，开启工频电炉的振动装置，振动频率为I次/秒，采用连铸连轧的方法生产直径为Φ15πιπι，长度为4000mm的实心合金棒材,在250°C下对金属棒材进行退火处理,退火时间为30分钟,退火完成后用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，合格品进行包装运输，不合格产品进行回炉。
[0035]将所得无铅环保铜基合金棒进行耐磨性及硬度试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。
[0036]实施例5，一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成:锌:7%，锡:2%，硅:0.5%，磷:0.15%，锰: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:
[0037]将各组分按配比称好，并置于工频电炉内加热至1300°C熔化后，用石墨棒搅拌均匀，并在其上覆盖12cm厚的高纯度鳞片状石墨粉，防止氧化，保温1.5小时，检测合金成分是否在规定范围内，检测完成并合格后，继续保温50分钟左右，重新升温至1300°C，开启工频电炉的振动装置，振动频率为I次/秒，采用连铸连轧的方法生产直径为Φ15πιπι，长度为4000mm的实心合金棒材,在280°C下对金属棒材进行退火处理,退火时间为25分钟,退火完成后用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，合格品进行包装运输，不合格产品进行回炉。
[0038]将所得无铅环保铜基合金棒进行耐磨性及硬度试验，测试其物理性能，所得结果如表1所示。[0039]表1无铅环保铜基合金棒性能对比表
[0040]
【权利要求】
1.一种无铅环保铜基合金棒，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成:锌1%~7%，锡 0.5% ~7%，硅 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,锰 0.01% ~0.15%,余量为铜。
2.根据权利要求1所述的无铅环保铜基合金棒，其特征在于，各组分的重量百分数配比如下:锌2%~6%，锡1.5%~6%，硅1%~5%，磷0.05%~0.25%,锰0.01%~0.15%,余量为铜。
3.根据权利要求1所述的无铅环保铜基合金棒，其特征在于，各组分的重量百分数配比如下:锌3%~5%，锡2.5%~5%，硅2%~4%，磷0.05%~0.25%,锰0.01%~0.15%,余量为铜。
4.根据权利要求1所述的无铅环保铜基合金棒，其特征在于，各组分的重量百分数配比如下:锌:4.5%，锡:4%，硅:3%，磷:0.2%，锰:0.08%，余量为铜。
5.一种无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，包含以下步骤: 1)按照配比将铜、磷、锡、锌、硅、锰置于工频电炉内，加热至1250°C~1300°C完全熔化后，降温至1200 C ； 2)将完全熔化的合金液充分搅拌后，在合金液上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，并保温； 3)1200°C保温1.2~1.5小时后，从电炉内取出样品，采用直读光谱仪对样品进行三到五次成分检测，以确定其合 金成分在规定范围之内； 4)进一步保温40~60分钟后，重新升温至1300°C，并开启工频电炉的振动装置，采用连铸连轧的方法生产实心合金棒材； 5)用箱式退火炉对铜棒进行退火处理； 6)将退火完成后的合金棒材用超声波探伤仪对合金棒进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉。
6.根据权利要求3所述的无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述搅拌采用石墨棒。
7.根据权利要求3所述的无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，步骤2)中所述石墨粉的厚度为11~13cm。
8.根据权利要求3所述的无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述工频电炉的振动装置的振动频率为I次/秒。
9.根据权利要求3所述的无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，步骤4)中所述实心合金棒材的直径为Φ 15mm,长度为4000mm。
10.根据权利要求3所述的无铅环保铜基合金棒的制造方法，其特征在于，步骤5)中所述退火处理的退火温度为200~300°C，退火时间为20~30分钟。
【文档编号】C22C9/04GK103555993SQ201310589991
【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