[发明专利]一种采用半连续铸造生产高强铜合金的方法

说明书

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种采用半连续铸造生产高强铜合金的方法。本发明特征在于包含以下成分及质量百分比：镍14~16%，锡7~9%，铌0~0.2%，锰0~0.8%，余量为铜和不可避免的杂质。本发明包括以下步骤：配料、熔炼、成分分析、精炼、温度控制、烫炉头和浇管、铸造、拉坯。优点在于：在铜镍锡合金基础上添加了铌和锰元素，增加了合金的弥散强化效果，有利于提高合金的强度；采用半连续铸造彻底解决了模型铸造好水平连铸过程中的缩松和缩孔缺陷的问题；偏析缺陷减少的比较明显，生产效率提高较大。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种采用半连续铸造生产高强铜合金的方法。

背景技术

铜镍锡系合金具有很高的强度、弹性、一定的导电性、优良的耐腐蚀和磨擦性能、高温抗应力能力强、无毒、成本较低等特点，其中Cu-15Ni-8Sn系合金经较大形变热处理后，由于相的分解在合金内形成周期性的调幅组织结构，可以获得抗拉强度达1400MPa的超高强铜合金，从而取代Cu-Be合金，具有广阔的应用前景，因而受到极大的重视。

目前关于铜镍锡系合金的专利大多涉及成分的设计和棒材的生产，没有专利介绍关于大铸锭的生产方法，申请公布号为03151047.7的专利公开了一种含钛的铜镍锡调幅分解型耐磨轴承合金及其制备方法，在三元Cu-Ni-Sn合金中采用镍钛或铜钛中间合金方式加入适量的第四组元钛，采用真空感应电炉熔炼或非真空熔炼后浇铸化-淬火-时效后机加工成元件使用，但整个专利中并未具体浇铸工艺。申请号为201110073305.1的专利公开一种铜镍锡合金带材的配方及生产工艺，该工艺采用转炉倒入保温炉后水平连铸的工艺生产了合金带坯，和本发明的工艺路线完全不同。申请号201110376997.7的专利公开了一种铜镍锡合金及其线材的制备方法，采用水平连铸的工艺获得线坯。申请号201310751407.3的专利提供了一种开关插座用铜镍锡合金及其制备方法，在氮气保护气氛下，将原料合金熔液浇入铸铁模中，冷却至室温即可，只能适用于开关插座和小型零件。申请号201510439403.0的专利提供了一种铜镍锡合金带的生产方法，采用了高速双辊连铸工艺能够使熔融金属快速凝固，有效抑制了锡元素的偏析，使产品组织结构更加均匀，与本发明的技术路线完全不同。申请号201510723849.6的专利公开了一种铜镍锡合金棒材的制备方法：采用气雾化法按照上述成分及质量百分比制备合金粉末，然后经冷等静压成型、真空烧结和锭坯包套的方法制备合金锭坯，再用水封热挤压、冷旋锻及时效处理等工艺获得优质的铜镍锡合金棒材，与本发明的技术路线完全不同。申请号201610280996.5的专利公开了一种调幅分解型高强铜镍锡合金及其制备方法，其制备方法是：先配料，然后采用非真空电炉进行熔炼，再进行热挤压，最后进行热处理成型，与本发明的技术路线存在明显差异。

上述专利中均未涉及半连续铸造工艺，只有水平连铸工艺，该工艺铸机水平放置、金属液静压力小，凝固过程中，钢水补缩不足，铸坯中心易出现缩孔或缩松缺陷。因为铜镍锡合金中Sn和Cu的熔点相差较大，因此易在三个阶段出现Sn的成分偏析：(1)随着合金液的温度下降其内部成分平衡移动时生成富锡相；(2)合金液凝固过程中在树枝晶间生成富锡相；(3)合金凝固后的冷却过程中由于溶解度变化而析出的富锡相缺项。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，解决或避免熔炼铸造方法生产铸锭时严重的Sn偏析问题以及铸锭缩松或缩孔缺陷，提供了一种采用半连续铸造生产高强铜合金的方法。

解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种采用半连续铸造生产高强铜合金的方法，其特征在于，所述铜镍锡合金管材质量百分比的成分：镍14～16％，锡7～9％，铌0～0.2％，锰0～0.8％，余量为铜和不可避免的杂质；其制备方法包括以下步骤：

(1)配料：按各原料的质量百分比称取相应的原料，对原料进行烘干；

(2)熔炼：在熔炼炉中先加入电解铜，再添加烘烤后的锻烧木炭覆盖，然后加电解镍和锡锭，最后加入铌和电解锰，均匀搅拌；