[发明专利]Cu-Ni-Mn合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及铜合金领域，具体而言，提供了一种Cu‑Ni‑Mn合金及其制备方法和应用。本发明提供的Cu‑Ni‑Mn合金，按质量百分比计，包括：Ni 5‑25％、Mn 4‑10％、P 0.1‑0.3％、S 0.01‑0.02％、Sn 0.01‑0.03％、Zn 0.05‑0.09％、Fe 0.06‑0.1％以及余量的Cu。本发明是在加Ni的白铜的基础上，添加元素Mn，提高Cu‑Ni‑Mn合金的韧性、强度和耐磨性；此外，对其他杂质的含量进行限定，实现金属组成的配比和对杂质的合理控制，能够显著提高Cu‑Ni‑Mn合金的耐磨性与强度，使得Cu‑Ni‑Mn合金不仅耐磨损性好，而且易加工。

技术领域

本发明涉及铜合金领域，具体而言，涉及一种Cu-Ni-Mn合金及其制备方法和应用。

背景技术

铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。常用的铜合金分为黄铜、青铜和白铜。当前随着社会进步和制造业发展，机械装备等对铜合金的要求也越来越精高，越来越精细化。例如，露天作业机械上的套筒、轴套等零件使用日益广泛，其相应的耐磨性及强度方面的要求也进一步提高。目前，大部分使用的材料是铜合金及部分钢材。近年来，研究开发的耐磨铜合金主要有含铌、硅、钛、铍的白铜合金，以及添加锰、锡的青铜，但以上两种合金的成本高并且加工性能不好。开发一种高强度、超耐磨的铜合金具有重要的意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种Cu-Ni-Mn合金，以缓解现有技术中铜合金的成本高，强度和耐磨性能有待进一步提高，加工难度有待改善的问题。

本发明的第二目的在于提供一种Cu-Ni-Mn合金的制备方法，以缓解现有技术中加工工艺复杂的问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种Cu-Ni-Mn合金，按质量百分比计，包括：Ni 5-25％、Mn 4-10％、P 0.1-0.3％、S 0.01-0.02％、Sn 0.01-0.03％、Zn 0.05-0.09％、Fe 0.06-0.1％以及余量的Cu。

进一步地，按质量百分比计，包括：Ni 8-20％、Mn 4-9％、P 0.14-0.21％、S 0.01-0.016％、Sn 0.018-0.026％、Zn 0.055-0.083％、Fe 0.063-0.095％以及余量的Cu；

优选地，按质量百分比计，包括：Ni 10-17％、Mn 4-6％、P 0.158-0.193％、S0.012-0.014％、Sn 0.020-0.024％、Zn 0.062-0.076％、Fe 0.071-0.087％以及余量的Cu。

Cu-Ni-Mn合金的制备方法，按照配方比例称取原材料纯、纯镍和纯锰，将原材料熔炼成熔体，熔体依次经除氧、浇铸成铸锭，铸锭再依次经热挤压处理，固溶处理和时效处理，得到所述Cu-Ni-Mn合金，按质量百分比计，所述Cu-Ni-Mn合金包括：Ni 5-25％、Mn 4-10％、P 0.1-0.3％、S 0.01-0.02％、Sn 0.01-0.03％、Zn 0.05-0.09％、Fe 0.06-0.1％以及余量的Cu。

进一步地，所述熔炼包括：在保护气体存在的条件下，将原材料混合同时升温至1350-1450℃，待原材料全部熔化后得到熔体；

优选地，所述除氧利用磷铜进行。

进一步地，所述熔炼包括：分别将原材料纯铜与纯镍和纯锰制备得到中间合金Cu-Ni和中间合金Cu-Mn，再将中间合金Cu-Ni和中间合金Cu-Mn混合熔炼得到熔体；

优选地，所述中间合金Cu-Ni和中间合金Cu-Mn中Cu的含量相等；