[发明专利]锆微合金化的镍铝青铜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝青铜合金及其制备方法，尤其是一种镍铝青铜合金及其制备方法，具体地说是一种锆微合金化的镍铝青铜及其制备方法。

背景技术

镍铝青铜具有优良的抗高速海水冲刷性能、抗腐蚀性能和摩擦学性能，并且相对于超级双相不锈钢，其成形性能好、原材料价格及制造成本低。但其在用于制造大型零件时，由于铸件冷却速度慢，导致铸件组织粗大，严重抑制了铸件性能的提高。

众所周知，合金化及微合金化是提高铜合金组织与性能的有效手段。从镍铝青铜的成分（铜（Cu）77~82%，锰（Mn）0.5~4.0%，铝（Al）7.0~11.0%，铁（Fe）2.0~6.0%，镍（Ni）3.0~6.0%，锌（Zn）￡1.0%，余量为杂质元素）来看，该合金尚未进行微合金化。锆（Zr）元素加入到铝青铜合金中，锆（Zr）与Al在合金凝固过程中首先形成A1₃Zr（熔点1580℃）等高熔点物相，对合金的后续凝固起到非均质形核作用，细化合金组织，改善合金的“缓冷脆性”。

到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的锆微合金化的镍铝青铜可供使用，这一定程度上制约了我国海上舰船螺旋桨、海水泵、海上石油平台、海水管路系统、模具以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套、涡轮等机械零件的高速发展。

发明内容

本发明的目的是在镍铝青铜合金主要成分的基础上，通过添加微量锆元素，发明一种高性能的镍铝青铜及其制备方法。

本发明的技术方案之一是：

一种锆微合金化的镍铝青铜，其特征在于：它主要由和锆（Zr）组成，其中锆的质量百分比为0.03~0.1%，余量为镍铝青铜。所述的镍铝青铜主要由铜（Cu）、镍（Ni）、铝（Al）、锰（Mn）、锌（Zn）、铁（Fe）组成，其中，镍（Ni）的质量百分比为3.0~6.0%，铝（Al）的质量百分比为7.0~11.0%，锰（Mn）的质量百分比为0.5~4.0%，锌（Zn）的质量百分比为￡1.0%，铁（Fe）的质量百分比为2.0~6.0%，余量为铜（Cu）和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。

本发明的技术方案之二是：

一种锆微合金化的镍铝青铜的制备方法，其特征是：

首先，将镍铝青铜熔化后，然后加入Al-Zr中间合金；待全部熔化后，加入淸渣剂（除去杂质），接着通入高纯氮气精炼；最后，倒入浇包，静置保温1~5min后，除渣并浇铸成锭；即可获得锆微合金化的镍铝青铜。

所述的Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为3.699～4.521%。

所述的Al-Zr中间合金中Zr的最佳质量百分比为4.11%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明锆微合金化的镍铝青铜，具有组织晶粒细小、硬度高、抗腐蚀性好、摩擦系数低等特点。如本发明锆微合金化的镍铝青铜（以实施例一为例），其硬度（HV）为229.3HV，比常规镍铝青铜（以对比例一为例）的硬度212.125 HV提高了8.1％；再如，按国标GB 10124-88（均匀腐蚀试验方法），其在3.5% NaCl（试验温度为20℃）溶液中的均匀腐蚀速率为0.02295 mm/a（以实施例一为例），比常规镍铝青铜（以对比例一为例）的均匀腐蚀速率0.02424 mm/a降低了5.3％。

（2）本发明锆微合金化的镍铝青铜（以实施例一为例），在高频往复摩擦磨损试验机上(频率20Hz，载荷1N，时间10min，冲程0.8~1mm，摩擦对偶件为直径4 mm的Si₃N₄球)的干摩擦系数为0.0238，比常规镍铝青铜（以对比例一为例）的干摩擦系数0.0272降低了12.5%；在3.5%NaCl溶液中的湿摩擦系数为0.0243（以实施例一为例），比常规镍铝青铜（以对比例一为例）的湿摩擦系数0.0251降低了3.19 %，摩擦系数显著降低。

（3）本发明通过大量的试验获得了理想的制备方法，按本发明所述的工艺参数能容易地得到符合要求的锆微合金化的镍铝青铜材料。

（4）本发明公开了一种锆微合金化的镍铝青铜的制备方法，一定程度上打破了国外对高性能镍铝青铜的技术封锁，可满足我国大型舰船螺旋桨、水泵、阀门、海水淡化设备等领域的需求。

附图说明

图1是本发明实施例一的锆微合金化的镍铝青铜金相组织。

图2是本发明对比例一的常规镍铝青铜金相组织。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。