[发明专利]一种铝锰青铜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铝锰青铜材料，其特征在于，其包括如下质量百分比的组成，锰5‑6％，铝7‑8％，铁4‑5％，锌12‑13％，铬0.3‑0.5％，稀土镧0.03‑0.08％,余量为铜。本发明还提供了上述铝锰青铜材料的应用，本发明成本低，能够在不同的易燃易爆场所起到和铍青铜防爆工具，与铝青铜防爆工具同等使用价值，市场前景广阔。

技术领域

本发明属于合金制备技术领域，具体涉及一种铝锰青铜材料及其制备方法和应用。

背景技术

在实际作业过程中，要对易燃易爆环境进行正确识别，一般情况下易燃易爆环境分为四类：氢气类(IIC)、乙烯类(IIB)、丙烷类(IIA)、甲烷类(I)。在生产、储存、运输等易燃易爆的物质场所，应该使用防爆工具，为避免工具在撞击，摩擦，碰撞等情况下产生火花，从而引起周围介质燃烧或爆炸。

当前国内外市场上最常用的防爆工具有两种，一种是铍青铜防爆工具，其抗拉强度σb≥1117-1326N/mm²，硬度HB300-390，硬态延伸率δ10≥2％，无磁性，防爆性能达EXIIC级，在实验室通过浓度21％的氢气(H2)环境试验合格。

铍青铜防爆工具是以铍为根本合金元素的钢基台金，其含铍量为1—2.5％。同时，富含微量钴、镁、铁以及其他微量元素。铍青铜防爆工具在高速冲击或高速冲突时，其机械能在效果到物体外表时被转换成热能，外表温度突然升高，但由于其材料有较高的导电性能和导热串，工作表面的热量会被迅速传递到工件的其他部位，工作外表的热量便会瞬间剧烈减少。一些在冲击或冲突效果下脱离工件的微粒，其温度也达不到点火源的温度。

铍青铜金属间的化合物均较安稳，且熔点高，不易剧烈氧化。在高速冲击或冲突时，被效果外表或许一些脱离下来的微粒的温度虽有所升高，但都不能与氧气及其他可燃气体发作剧烈的氧化反应，形不成点火源。

但是，含铍(Be)元素矿石储存量极少，且价格昂贵，这就造成用铍青铜制造防爆工具的成本很高。

第二种制作防爆工具的材料是铝青铜合金，其抗拉强度σb≥782-989N/mm²，硬度HB240-300，硬态延伸率δ10≥5％，低磁，该材料制造的防爆性能达EXIIB级，在实验室通过浓度7.8％的乙稀(C2H4)环境试验合格。

铝青铜防爆工具制备材料含5.5％镍元素，当前镍价格翻了两倍多，使制造成本大幅度飙升，还不能在强磁和易燃易爆环境中代替铍青铜产品使用。

申请号为202010022558.5的中国专利公开了一种制造铍青铜防爆锤的方法，申请号为201510201613.6的中国专利公开了一种镍铝青铜合金及其制备方法，需要研发一种不含铍不含镍这类价格贵成本高的金属元素，降低防爆材料的成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种铝锰青铜材料，成本低，能够制成在不同的易燃易爆场所起到和铍青铜防爆工具，与铝青铜防爆工具同等使用价值，市场前景广阔。

本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种铝锰青铜材料，其包括如下质量百分比的组成，锰5-6％，铝7-8％，铁4-5％，锌12-13％，铬0.3-0.5％，稀土镧0.03-0.08％,余量为铜。

进一步地，其通过如下方法制备：

S1，在熔炼炉内加入锌和铜，升温至850-870℃，形成铜锌合金；

S2，继续向熔炼炉内加入铝，锰和稀土镧，继续升温940-960℃，形成铝锰青铜合金；

S3，向上述熔炼炉内投入铬和铁，然后升温达1360℃-1400℃，恒温20-30分钟；

S4，熔炼炉降至1300℃开始浇铸到已准备好的模型空腔内，35-50分钟取出，得到铝锰青铜合金材料毛坯。