一种高强度铜镍硅合金的生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铜镍硅合金技术领域，具体涉及一种高强度铜镍硅合金及其生产设备和生产工艺。
【背景技术】
[0002]一般的铜镍硅合金，含5%?30% N1、0.1 %?3% Si，余量为铜和其他元素和杂质。镍和硅形成Ni2Si化合物，其中镍与硅的质量比为4。Ni2Si能固溶于铜中.在共晶温度(1025°C)时的最大溶解度为9%，温度降低时，溶解度减小，在室温时几乎等于零。合金在热处理过程中，由于Ni2Si相的沉淀而强化，既具有铜镍合金的耐蚀性，又克服铜镍合金疲劳强度低的缺点。合金在混合盐水介质中的耐蚀性显著高于一般白铜和锌白铜，因而受到人们的重视。
[0003]铜镍硅合金主要用于制作电气仪表、电子工业用的精密弹簧片，以及耐蚀的仪器仪表零件。
[0004]现有的铜镍硅合金强度较高，但是要达到更高的强度，并且兼具高硬度和高耐磨性的铜镍硅合金还没有发现，因此，亟需一种这样的合金，以使其适用于更多的场合。
【发明内容】
[0005]( I)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种高强度、高硬度和高耐磨性的铜镍硅合金及其生产设备和生产工艺。
[0006](2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种高强度铜镍硅合金及其生产设备和生产工艺，具体如下:
一种高强度铜镍硅合金，包含12%?25% N1、3.1?3.5% SiU.1?1.2 % S12,
0.15%-0.2%Si3N4-SiC、0.2?0.3% Fe，余量为铜的合金(全部按重量计)。
[0007]一种专用于生产高强度铜镍硅合金的多级反应釜，包括有上反应釜、中反应釜、下反应釜、螺旋出料管，上反应釜安装在中反应釜上方，中反应釜安装在下反应釜上方，螺旋出料管安装在下反应釜下方，在上反应釜上安装有进气管、加料管和吸气管，吸气管还连接有真空泵，在上反应釜、中反应釜和下反应釜的下部分别都安装有出料装置，在中反应釜和下反应釜的中部分别都安装有超声波发生装置，在中反应釜上安装有中喷料管，在下反应釜上安装有下喷料管。
[0008]1.出料装置包括有左气缸、左导向套、左隔热阀、右隔热阀、右导向套、右气缸，左导向套和右导向套安装在反应釜的釜体上，左隔热阀安装在左导向套内，右隔热阀安装在右导向套内，左气缸与左隔热阀连接，右气缸与右隔热阀连接。左隔热阀和右隔热阀的外形为L形。
[0009]一种高强度铜镍硅合金的生产工艺，包括以下步骤: (a)把69.8-83.45kg的铜放到上反应釜中，加热至1090-1100。。；
(b)在步骤(a)加热熔溶的铜熔液中加入大于300目的12?25kg镍粉，搅拌30-45min，形成铜镍混合液；
(c)把步骤(b)中形成的铜镍混合液升温至1180-1200°C，加入大于300目的3.1?3.5kg的娃粉，搅拌0.5-lh,形成铜镍娃混合液；
(d)把步骤(c)中形成铜镍硅混合液再升温至1300-135(TC，并通过吸气管和真空泵对反应釜吸真空，然后通过进气管在上反应釜中充入氮气，加压至1.1-1.2个大气压，搅拌1-1.5h，使镍粉和硅粉充分固溶于铜熔液中，由于氮气的存在，还能够合成部分氮化硅，形成含有镍、硅、Ni2Si化合物和氮化硅的铜熔液；把上反应釜内的温度降温至1250-1280°C，同时把上反应釜内的压力降到I个大气压；
(e)在中反应釜和下反应釜的底部分别平铺含有0.1?0.15kg铁的Fe(CO)5 (羰基铁粉，擬基铁粉颗粒大于300目)；
(f)打开上反应釜的出料装置，把上反应釜内的铜混合熔液出料至中反应釜内，在出料的同时，通过中喷料管正对着流出的铜混合熔液连续喷入1.1?1.2kg的5102粉(5102颗粒大于300目);由于在中反应釜的底部平铺含有0.1?0.15kg铁的Fe (CO)5，Fe (CO)5遇到上反应釜流出的高温铜熔液分解为钝铁粉和气体，气体在铜熔液内上升逸出，同时起到了一定的搅拌作用，使钝铁粉混入铜熔液内，然后开启中反应釜上的超声波发生装置，对中反应釜内的铜熔液进行超声混合，超声波发生装置的频率为25-26kHz，持续时间0.5-lh，并且保持中反应釜内的铜熔液的温度处于1150-1180°C ；
(g)打开中反应釜的出料装置，把中反应釜内的铜混合熔液出料至下反应釜内，在出料的同时，通过下喷料管正对着流出的铜混合熔液喷入0.15-0.2kg的Si3N4-SiC粉(Si3N4-SiC颗粒大于300目)；
由于在下反应釜的底部平铺含有0.1?0.15kg铁的Fe (CO)5,Fe (CO) 5遇到中反应釜流出的高温铜熔液分解为钝铁粉和气体，气体在铜熔液内上升逸出，同时起到了一定的搅拌作用，使钝铁粉混入铜熔液内，然后开启下反应釜上的超声波发生装置，对下反应釜内的铜熔液进行超声混合，超声波发生装置的频率为25-26kHz，持续时间20-30min，并且保持中反应釜内的铜熔液的温度处于1150-1180°C ；
(h)打开下反应釜的出料装置，把混合均匀的铜合金熔液通过螺旋出料管排出，进行后续的冷却处理，直至降至常温，由于使用了螺旋出料管，降低了出料的速度，有助于保持铜合金熔液的均匀性。
[0010](3)有益效果
发明了一种高强度铜镍硅合金及其生产设备，该设备结构简单，维护方便，通过较高效率地生产本发明的高强度铜镍硅合金产品，适用于工业化生产；通过本发明的工艺制造出的铜镍硅合金，强度高，并且由于均匀固溶有N1、S1、Si02、Ni2Si化合物、氮化硅、Si3N4-SiC、Fe，极大地提高了铜镍硅合金的强度和硬度，同时也固溶了部分铁，使其更具有柔韧性，兼具高强度高硬度和高耐磨性，可以适用于更多的场合。
【附图说明】
[0011]图1为专用于生产高强度铜镍硅合金反应装置的结构示意图； 图2为专用于生产高强度铜镍硅合金反应装置的工作状态结构示意图。
[0012]附图中的标记为:1-上反应釜，2-中反应釜，3-下反应釜，4-螺旋出料管，5-进气管，6-吸气管，7-真空泵，8-加料管，9-左气缸，10-左导向套，11-左隔热阀，12-右隔热阀，13-右导向套，14-右气缸，15-超声波发生装置，16-中喷料管，17-下喷料管。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0014]实施例1
一种高强度铜镍硅合金，包含12%?25% N1、3.1?3.5% SiU.1?1.2 % S12,
0.15%-0.2%Si3N4-SiC、0.2?0.3% Fe，余量为铜的合金(全部按重量计)。
[0015]实施例2
一种专用于生产高强度铜镍硅合金的多级反应釜，如图1和图2所示，包括有上反应釜
1、中反应釜2、下反应釜3、螺旋出料管4，上反应釜I安装在中反应釜2上方，中反应釜2安装在下反应釜3上方，螺旋出料管4安装在下反应釜3下方，在上反应釜I上安装有进气管
5、加料管8和吸气管6，吸气管6还连接有真空泵7，在上反应釜1、中反应釜2和下反应釜3的下部分别都安装有出料装置，在中反应釜2和下反应釜3的中部分别都安装有超声波发生装置15，在中反应釜2上安装有中喷料管16，在下反应釜3上安装有下喷料管17。
[0016]采用上反应釜1、中反应釜2、下反应釜3这种结构，可以有效地契合高强度铜镍硅合金的生产工艺，提升生产效率。
[0017]中喷料管16和下喷料管17能够使喷入的粉体颗粒更好地混入金属熔液中。
[0018]出料装置包括有左气缸9、左导向套10、、右导向套13、右气缸14，左导向套10和右导向套13安装在反应釜的釜体上，左隔热阀11安装在左导向套10内，右隔热阀12安装在右导向套13内，左气缸9与左隔热阀11连接，右气缸14与右隔热阀12连接。
[0019]左隔热阀11和右隔热阀12的形状为L形，可以有效地抵抗高温熔液的冲击，提高使用寿命。
[0020]采用这种出料方式，可以有效地提升效率。
[0021]实施例3