[发明专利]一种高强度耐磨铜合金管材及其管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金制备技术领域，具体地说是一种高强度耐磨铜合金及其管材的制备方法。

背景技术

多元复杂铜合金材料具有优异的综合性能，广泛用于机械、汽车等行业。随着这些行业对材料性能要求的不断提高，开发出具有良好的综合机械性能，如较高的抗拉强度，屈服强度，良好的塑性，可靠硬度，尤其是在高温下具备较好性能的材料成为当务之急。目前广泛用于机械、汽车等行业的铜合金材料综合机械性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合性能好，高温下性能较好的黄铜合金材料。具体的说是在铜锌合金中添加适量的硅，并进行优化组合，提出合理的含量以及制造方法。

本发明涉及的一种高强度耐磨铜合金为黄铜合金中添加适量的硅，该黄铜合金质量百分的化学成分：Cu 66.0～70.0%；Mn ≤0.025%；Fe ≤0.4%；  Si 0.7～1.3%； Pb 0.1～0.3%；Ni≤0.5%；S≤0.003%；余量为Zn；其它单个杂质≤0.05%；其它总和≤0.5%。

其组份貭量百分比为：

黄铜合金（包括:铜：66.0～70.0%，锌29.0～33.0%）

硅（0.7～1.3%）

本发明的高强度耐磨铜合金管材的制备工艺步骤是：

①使用1.5T中频电炉熔炼时在炉底先加入200kg的FI6800黄铜合金屑料、Si3.6～3.7kg、120～140kg的电解铜铜板，升温熔化；

②检查炉中料完全熔化后除渣，加入0.4～0.5 kg P-Cu合金（磷铜合金）进行脱氧，每隔20～30分钟加入200～250kg的FI6800黄铜合金屑料，每加一次屑料熔化后，加入冰晶石，除渣，当屑料全部熔化后，加入降温用电解铜板80～100kg，加入Pb0.7～0.8kg、Zn110～120kg，再加入0.9～1.0 Kg P-Cu合金进行脱氧，当Zn全部熔化后，沸腾2-3分钟，加入冰晶石除渣，搅拌均匀后取样；

③温度调整至1090℃～1130℃后，进行立式半连续铸造；

④将铸锭切断至一定长度后使用1650T或2500T挤压机，挤压到所需的管材尺寸；

⑤再根据产品尺寸设计冷轧工艺，并进行去应力退火，使其满足材料性能要求。

本发明一种高强度耐磨铜合金及其管材的制备方法的优点是：

①通过对FI6800黄铜材料的化学成分控制保证铸态组织为α+β相，具备较好的强度和硬度，同时具备较好的热态塑性变形能力，Si：可改善合金的铸造流动性，提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性，Pb：稍提高合金的流动性，改善材料的切削加工性能，通过控制熔炼工艺减少铸锭的夹杂；

②通过使用挤压工艺改变FI6800黄铜材料的铸态组织，可以由铸态的0～2级（粗大晶粒）变为挤压态的4～5级（较细小晶粒），对其铸态晶粒进行破碎得到细小晶粒从而提高其抗拉强度、硬度以及延伸率；

③通过使用冷轧工艺使得FI6800黄铜材料管材发生冷态塑性变形，使得该材料的强度、硬度得到进一步提高，并且管材尺寸更为精确，降低后续的精加工加工余量；

④通过退火工艺使得FI6800黄铜材料管材塑性变形后的残余应力，避免管材开裂以及产生应力腐蚀。

具体实施方式

实施例一

一种高强度耐磨复杂铜合金材料，其组分重量百分比如下：

Cu                     66%

Pb                     0.3%

Si                      1%

Zn                     32.7%。

①使用1.5T中频电炉熔炼时在炉底先加入200kg的FI6800黄铜合金屑料、Si4.1kg，120kg的电解铜铜板，升温熔化；

②检查炉中料完全熔化后除渣，加入0.4～0.5 kg P-Cu合金（磷铜合金）进行脱氧，每隔20～30分钟加入200～250kg的FI6800黄铜合金屑料，每加一次屑料熔化后，加入冰晶石，除渣。当屑料全部熔化后，加入降温用电解铜铜板115kg，加入Pb1.1kg、Zn123kg，再加入0.9～1.0 Kg P-Cu合金进行脱氧，当Zn全部熔化后，沸腾2-3分钟，加入冰晶石除渣，搅拌均匀后取样；

③温度调整至1090℃～1130℃后，进行立式半连续铸造；

④将铸锭切断至一定长度后使用1650T或2500T挤压机，挤压到所需的管材尺寸；