[发明专利]一种新型垂直连续铸造无铅铜基合金管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，特别涉及一种新型垂直连续铸造无铅铜基合金管及其制备方法。

背景技术

现有的含铅铜合金之所以具有很好的切削性能和减摩耐磨性能，主要是由于铅在铜合金中以单项存在，由此在切削时起到良好的断屑作用；同时在摩擦磨损的环境下，由于铅的剪切强度非常低，在铜合金零件表面的铅使得含铅的铜合金的摩擦系数比较低。因此，使得铅元素在黄铜合金中较普遍地使用。

但随着现代工业和经济发展，尤其是对环保的要求，如ROHS在电子工业中的禁铅指令政策的实施，这使得铅的使用受到了极大地限制。因此，现有技术中急需要一种不含铅，且同样具有良好的切削性能和减摩耐磨性能的铜合金管。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的难题，提供一种不含铅，且具有良好的切削性能和减摩耐磨性能的新型垂直连续铸造无铅铜基合金管及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型垂直连续铸造无铅铜基合金管，由以下重量配比的组分组成：0.2%-0.5%的镁、1%-2%的锡、10%-12%的锌、以及余量为铜。

在本发明的一优选实施例中，上述新型垂直连续铸造无铅铜基合金管由以下重量配比的组分组成：0.3%-0.4%的镁、1.2%-1.8%的锡、10.5%-11.5%的锌、以及余量为铜。

在本发明的另一优选实施例中，上述新型垂直连续铸造无铅铜基合金管由以下重量配比的组分组成：0.35%的镁、1.5%的锡、11%的锌、以及余量为铜。

在本发明的又一优选实施例中，上述新型垂直连续铸造无铅铜基合金管由以下重量配比的组分组成：0.2%的镁、1%的锡、10%的锌、以及余量为铜。

在本发明的再一优选实施例中，上述新型垂直连续铸造无铅铜基合金管由以下重量配比的组分组成：0.5%的镁、2%的锡、12%的锌、以及余量为铜。

本发明的另一目的是提供一种上述新型垂直连续铸造无铅铜基合金管的制备方法。

本发明的新型垂直连续铸造无铅铜基合金管的制备方法，包括以下步骤：

1）按照配比称取电解铜﹑锡﹑锌置于工频电炉内进行真空熔炼，加热使所述电解铜﹑锡﹑锌完全熔化之后，在真空状态下保温；

2）将按照配比称取的金属镁添加到保温后的铜﹑锡﹑锌合金溶液中，并搅拌使熔化的合金溶液混合均匀后，在合金溶液的上面覆盖鳞片状石墨粉；

3）将步骤2）中混合均匀的合金溶液进行保温，在保温后升温至1200℃，并开启工频电炉的振动装置，采用垂直连铸的方法将合金溶液铸造成合金管。

上述步骤1）中，所述加热使所述电解铜﹑锡﹑锌完全熔化的加热温度为1150℃-1200℃；所述真空状态下保温的保温温度为1100℃，保温时间为30-40分钟。

上述步骤2）中，所述搅拌的搅拌工具为石墨工具，所述覆盖鳞片状石墨粉的厚度为15cm-20cm。

将骤2）中混合均匀的合金溶液进行保温，该保温步骤可分两步进行，也可一步保温到足够长的时间。若分一步进行，那么保温的保温时间为50-70分钟，在温度为1100℃下进行。若分两步进行，那么第一步保温的保温时间可为30-40分钟，第二步保温的保温时间可为20-30分钟，两步保温均可在1100℃下进行；特别是，可在第一步保温时，可取样检测步骤3）中上述混合均匀的合金溶液的成分含量。

上述制备方法还包括对所述步骤3）中制备得到的合金管进行后处理，所述后处理包括以下步骤：

1）将所述合金管置于光锭机中进行表面加工后，再置于挤压机中挤压，以获得所需尺寸和表面光洁程度的合金管；

2）将步骤1）中处理好的合金管置于退火炉中进行退火处理，所述退火处理的退火温度为100℃-200℃，退火时间为30-40分钟；

3）将步骤2）中退火处理好的合金管进行探伤，所述探伤的探伤比例为100%；

4）将步骤3）中探伤合格的合金管进行表面处理，以使所述合金管内外表面光滑。

本发明的新型垂直连续铸造无铅铜基合金管的成分的设计原则是在保持或不明显地降低原含铅锡青铜切削性及耐磨减摩性的基础上,杜绝铅的加入和通过添加镁元素来实现上述技术目的。

原理是利用添加的镁元素在铜合金中形成弥散分布的单独相，这些相在切削时起到断屑作用,从而改善了铜合金的切削加工性能。因此使得本发明的新型垂直连续铸造无铅铜基合金管在不含铅的情况下也能具有良好的切削性能和减摩耐磨性能。