[发明专利]一种高性能钛合金防爆工具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能钛合金防爆工具及其制备方法。

背景技术

目前国内防爆工具主要采用铝青铜或铍青铜材料制作而成。铝青铜材料制作的防爆工具，其硬度、强度较低，其中硬度为HRC25以上，扭矩值达到国家相关防爆工具标准QB/T2613.1～7-2003规定的B和D系列(低系列)。铍青铜材料制作的防爆工具硬度、强度高于铝青铜材料防爆工具，其硬度、强度较高，其中硬度为HRC35以上，扭矩值达到国家相关防爆工具标准QB/T2613.1～7-2003规定的A和C系列(高系列)。

铝青铜防爆工具的缺点在于因其性能低，使用周期短；铍青铜防爆工具性能虽高于铝青铜防爆工具，但其造价及单位成本相当高，约为铝青铜同类产品的两倍。另外铍在冶炼时对人体具有一定的伤害，长期从事铍冶炼易得硒肺病。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是目前防爆工具低成本，低性能；高性能，高成本的缺点，为人们提供一种新材料，高性能的防爆工具及其制备工艺。

本发明由下列金属按质量比制备而成：

钛：3.5-4％、铬：0.15-0.25％、铝：0.5-1％的，其余为铜。

本发明的的制备方法包括如下步骤：

1)浇铸：将总质量3.5-4％的钛、0.15-0.25％的铬、0.5-1％的铝和余量的铜，在真空炉中经1880±20℃高温熔化并保温10±2分钟，然后在真空状态下浇铸成半成品；

2)淬火：将半成品切浇口、打磨后放入热处理炉中，经880±20℃加热，并保温10±2分钟，放入介质为常温清水的冷却液中快速冷却；

3)人工时效处理：将淬火后的产品放入热处理炉中，经430±20℃加热，并保温2-3小时，然后随炉冷却。

人工时效时间的长短根据产品的大小和产品的截面厚度控制，大的产品、截面厚的产品保温时间长一些。

上述步骤3)之前可视需要增加金加工步骤，所述金加工包括切、削、车、刨、拉、钻、铣等中的一个或一个以上加工方法。

本发明生产工艺简单、生产原料来源丰富(我国金属钛储量和产量占世界第一位)，其性价比远优于铝青铜防爆工具和铍青铜防爆工具，在制作成本相当于铝青铜同类产品，远低于铍青铜同类产品(造价和单位成本约为铍青铜防爆工具同类产品的60％)的情况下，硬度、扭矩等性能指标均超过铍青铜防爆工具，硬度达到HRC42以上，扭矩值超过国家相关防爆工具标准QB/T2613.1～7-2003规定的A和C系列(高系列)，防爆性能满足相关标准GB10686-1989规定的EXIIC级(最高防爆级别)。同时，由于本发明还具有抗磁性能(可用于强磁场所的设备安装、检修，增加产品的使用范围)，是一种高性能，低成本的防爆工具换代产品。

具体实施方式

实施例1：梅花扳手的制备

1)浇铸：将占合金总质量3.6％的钛，0.18％的铬，0.6％的铝和余量的铜放入真空炉中经1870℃熔化，保温10分钟后在真空状态下浇铸成型；稍冷后出炉；铸件完全冷却后切浇口、打磨。

2)淬火：将切过浇口和打磨过的工件再放入热处理炉中经870℃加热并保温10分钟，出炉快速放入介质为常温清水的冷却液中快速冷却。

3)金加工：将经淬火处理后的工件进行如下金加工：拉削梅花孔----倒角。

4)人工时效处理：将经过上述金加工的工件再放入热处理炉中经440℃加热，并保温2小时30分钟，然后随炉冷却；完全冷却后的工件经抛光即为梅花扳手成品。

本实施例所述梅花扳手主要技术性能为：硬度在HRC42以上，扭矩值超过到国家相关防爆工具标准QB/T2613.1～7-2003规定的A和C系列(高系列)要求。

实施例2：錾子的制备

1)浇铸：将占合金总质量3.8％的钛，0.2％的铬，0.8％的铝和余量的铜放入真空炉中经1890℃熔化，保温12分钟后在真空状态下浇铸成型；稍冷后出炉；铸件完全冷却后切浇口、打磨。

2)淬火：将切过浇口和打磨过的工件再放入热处理炉中经900℃加热并保温12分钟，出炉快速放入介质为常温清水的冷却液中快速冷却，经淬火处理后的工件再经打磨，然后将打打磨过的工件再放入热处理炉中经450℃加热，并保温2小时40分钟，然后随炉冷却；完全冷却后的工件经抛光即为錾子成品。此时的錾子主要性能为：其中硬度在HRC42以上。