[发明专利]一种高精度复杂白铜三元合金生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及合金加工技术领域，特别涉及一种高精度复杂白铜三元合金生产工艺。

背景技术

纯铜加镍属于二元合金，称为普通白铜，这种材料具有较高的强度、耐蚀性、硬度、电阻和热电性，并降低电阻率温度系数，因此白铜较其他铜合金的机械性能、物理性能都异常良好，延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀、富有深冲性能，被广泛使用于造船、石油化工、电器、仪表、医疗器械、日用品、工艺品等领域，并还是重要的电阻及热电偶合金。

而在普通白铜的基础上，添加其它元素，如铁、锰、铝、锌等适量元素，属于三元或以上合金，可进一步改善材料的机械性能、后续加工能力、电阻温度系数、在流动性海水中的抗腐蚀性能等，这类白铜称为复杂白铜，在工业应用中称为结构白铜或精密电阻合金用白铜。

目前的复杂白铜的生产工艺主要包括火法冶炼和铸造工艺技术以及压延和再结晶退火工艺技术。

火法冶炼又称为干式冶金，是把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，生成所需的化学反应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。而复杂白铜是在普通白铜的基础上，即铜镍之间彼此无限固溶，从而形成连续固溶体，恒为α--单相合金，在此基础上，添加适量第三元素，融合于晶格间，改善晶粒的形状、排序，可得到不同的物理性能和电导性能。这种工艺技术的难点是，当不同熔点和物理特性的金属元素添加在一起时，融合性较差，结晶状态不稳定，特别是第三种元素的添加，在α金相的晶界分布极不稳定，影响后续加工性能和成品的机械性能的稳定；同时，影响铸造过程的不确定性，会导致夹杂、冷隔、分层等内在缺陷，直接导致后续加工产品产生大量缺陷，而报废。

金属压延，也称金属压力加工，即利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，又称金属塑性加工。金属铸锭的显微组织一般都很粗大，经过压力加工后，能细化显微组织，提高材料组织的致密性，从而提高了金属的机械性能，能比铸件承受更复杂、更苛刻的工作条件，例如承受更高载荷等，因此许多重要的承力零件度采用锻件来制造；而再结晶退火是将经过冷变形加工的工件加热至再结晶温度以上，保温一定时间后冷却，使工件发生再结晶，从而消除加工硬化的工艺。

这种工艺在用于三元及以上复杂白铜生产是的难点是，由于三元以上合金的各元素存在各晶格间分布的不确定性，容易导致后续塑性变形时，晶格断裂，这就需要在冷加工针对压下量的分布时，根据加工硬化程度和对表层显微组织变化的观察和分析，确定再结晶退火，消除加工硬化的阶段、温度和保温时间，特别的，在冷加工阶段，高比例压延容易产生表面氧化、夹杂、起皮以及环境损伤等缺陷，需要采取各种方式消除表面缺陷，才能生产出符合客户需要的产品。这种工艺程序过于复杂且产品质量不易控制。在市场经济的环境下，生产厂家还要能够根据不同客户的需求，调整相对应的加工率和再结晶程度，以获得不同的晶粒度和晶格分布，满足最终客户的使用性能。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提出一种工艺速度快，产品性能好的高精度复杂白铜三元合金生产工艺。

为达到本发明的目的，本发明的一种高精度复杂白铜三元合金生产工艺，其包括白铜铸坯、铸锭冷加工以及消除表面缺陷的步骤，其中，所述白铜铸坯步骤中，在原料配料熔炼后采用电磁铸造工艺进行水平连铸，熔炼温度为1200℃-1350℃；铜液采用水冷方式；在熔炼炉与保温炉转炉时，炉体倾斜角度不大于15°；所述的铸锭冷加工步骤包括粗轧+退火、中轧+退火以及精轧+退火过程，当Ni含量≤20％时，粗轧加工率为80％左右，退火温度为715℃±15℃；中轧加工率为50％左右，退火温度为650℃±10℃；精轧加工率为20％左右，退火温度为580℃±10℃；当Ni含量>20％时，粗轧加工率为85％左右，退火温度为690℃±10℃；中轧加工率为60％左右，退火温度为630℃±10℃；精轧加工率为30％左右，退火温度为580℃±10℃；所述消除表面缺陷的步骤包括对铜带进行酸洗、钝化以及水洗过程，所使用的钝化剂为苯并三氮唑，钝化液的浓度为0.5～2.5g/L，钝化液的电导率在200μS/cm以下，钝化时采用浸泡的方式在钝化剂中停留10秒钟左右；酸洗过程中，酸液浓度一般控制在5～15％，酸洗温度控制在40～60℃；以及在利用纯水进行水洗时，纯水的电导率控制在在50μS/cm以下。

优选的，所述铸造温度分别为：B19为1200-1250℃；B23为1240--1300℃以及B30为1300--1350℃。