[发明专利]一种无铅环保铜基合金棒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金棒生产领域，尤其涉及一种无铅环保铜基合金棒，以及这种合金棒的制造方法。

背景技术

现有的锡青铜材料为了实现其易切屑性能往往会添加铅元素，含铅的锡青铜具有较高的耐磨性和良好的可加工性，纤焊和焊接性能好，主要用于制造航空﹑汽车及其他工业部门中承受摩擦的零件并进行必要的焊接。但是由于铅的特性，在进行热加工时，极易产生热脆性，因此只能进行冷加工，降低了合金棒的可加工性，并且铅对环境具有很大的危害，随着环保意识的明显提高，含铅元素的青铜合金已经不能满足国内外高端市场的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种不含铅，可加工性强的环保铜基合金棒，以及这种合金棒的制造方法。

一种无铅环保铜基合金棒，由以下重量百分数的组分组成：锌8%～10%，锡9%～11.5%，铋1%～2.5%，碳化硅0.5%～1.5%，余量为铜。

进一步地，所述各组分的重量百分数配比如下：锌9%，锡10.5%，铋2%，碳化硅1%，余量为铜。

进一步地，所述无铅环保铜基合金棒的制造方法，包含以下步骤：

1)将铜、锡、锌按上述重量百分数配比置于工频电炉内，加热至1100℃～1150℃完全熔化后，保温至1000℃；

2)将上述完全熔化的合金液充分搅拌后，在合金液上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉，并保温；

3)1000℃保温1.2～1.5小时后，从电炉内取出样品，采用直读光谱仪对样品进行三到五次成分检测，若各组分含量在规定范围之内，则安置备用；

4)将铋﹑碳化硅按上述重量百分数配比同时放置于坩埚炉中加热，并用石墨棒进行搅拌，搅拌至碳化硅均匀分布在铋的溶液当中，保温20-30分钟；

5)将步骤4）的溶液添加到保温完成的步骤3）的备用合金液中，再次用石墨棒进行搅拌，并加温至1100-1500℃，取样化验各成分含量；

6)取步骤5）中各成分含量在规定范围之内的合金液少量，待其冷却凝固后抛光，在800倍的金相显微镜下观察，若晶粒组织均匀，则进行下一步加工；

7)将步骤6)中合金液进一步保温30-40分钟后，重新升温至1300℃，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成合金棒；

8)用箱式退火炉对步骤7)合金棒进行退火处理，而后用光锭机毛坯合金棒进行表面加工，公差在+/-0.1mm；

9)采用1500吨双动挤压机挤压步骤8)的合金棒，经过多次挤压后棒材直径为Φ20至Φ80mm，公差为+/-1mm。

10)将步骤9)的合金棒材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，以挑出不合格产品进行回炉；将合格的棒材统一切割为长度200mm对其两端去毛刺后包装入库。

更进一步地，步骤2)中所述搅拌采用石墨棒，所述石墨粉的厚度为6～10cm。

更进一步地，步骤4)中所述高纯度铋的纯度大于99.99%,碳化硅的粒径范围1μm<r(粒径)<10μm。

更进一步地，步骤4)中所述加热温度为350～400℃，加热时间为30～40分钟。

更进一步地，步骤7)中所述工频电炉的振动装置的振动频率为1次/秒。

更进一步地，步骤7)中所述合金棒的外径为Φ50mm至Φ100mm，长度为500mm。

更进一步地，步骤8)中所述退火温度为200-250℃，退火时间为1-1.5小时。

更进一步地，步骤9)中所述合金锭加热温度为100-150℃，挤压温度为400℃，挤压速度V=8mm/s。

采用以上技术方案，本发明的合金棒中采用铋元素替换传统铜合金中的铅元素，并添加纳米级碳化硅材料，按照一定的成分配比，适当的温度，通过铋的冷涨热缩性能及纳米碳化硅材料的高韧性和高硬度从而生产出完全能够取代含有铅元素的锡青铜材料。本发明在不增加成本的情况下，满足了对该合金的环保性能的要求同时又进一步改善了合金的切削性能和硬度，适合于高温（400℃）情况的耐磨零部件

附图说明

图1是本发明生产工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1