[发明专利]一种锌铬钛镁铝青铜铸造合金

说明书

本发明涉及贵金属中的铜基合金，特别涉及含有锌，铬，钛，镁，铝成分的青铜铸造合金。

目前在要求高温导电的材料方面，使用紫铜，黄铜和青铜较为普遍，但均存在高温软化和抗氧化性能差的弱点，所以普遍存在用现有材料制造的该方面的元件使用寿命短(只在几个月之间)的缺点。例如英国标准(BS1 400 1973)规定，铜合金(CCr-TF)的成份中，Cr为0．60-1．20％，余量为Cu，热处理后最小硬度HB100，最大导电率80％IACS，抗拉强度(σb)270-340Mpa，延伸率(σε)18-30％。又例如1996年11月6日中国专利局授权公告的专利为92115222．1的发明专利，公开了一种有铬、镁铝和稀土元素的铜合金，经过热处理后的性能也还存在不足之处，特别是用其制造矿热电弧炉中的电极导电铜瓦或高炉风口套，电焊机电极板等均存在使用寿命短，工作效率低，成本高等不足。

本发明针对上述弱点，发明一种具备高导电性、耐高温性和高强度的铸造铜合金和制造工艺，本发明合金涉及免热处理就能具备较理想性能。

本发明的技术方案是：锌铬钛镁铝青铜铸造合金的成分是以Cu为基体，含有Zn、Cr、Ti、Mg、Al元素组成，其成份(重量百分比)为：

Zn 0．5-2％        Cr 0．3-1．2％

Ti 0．05-0．35％   Al 0．08-0．2％

Mg 0．01-0．2％    余量为Cu。

Zn元素的最佳含量(重量百分比)为0．8-15％。Cr元素的最佳含量(重量百分比)为0．5-1％。Ti元素的最佳含量(重量百分比)为0．15-0．25％。Al元素的最佳含量(重量百分比)为0．08-0．12％。Mg元素的最佳含量(重量百分比)为0．05-0．1％。

锌铬钛镁铝青铜铸造合金的制造工艺为：(a)使电熔炼炉预热至500-600℃时，加入电解铜；(b)电解铜开始熔化时(约1100℃)加入重量百分比为1-3％的脱水硼砂或者稻草灰覆盖；(c)铜全部熔化完后升温至1300℃左右，分批加入铝一铜中间合金，(d)分批加入铬一铜中间合金，和钛-铜中间合金，(e)待钛-铜中间合金全部熔化完后，用钟罩压入镁一铜中间合金，(f)用钳子分批压入锌块；(g)锌熔化完后，将电熔炼炉的功率降至熔化功率的30％用石墨棒搅拌均匀后，覆盖稻草灰，静置2-5分钟使合金温度约在1250℃出炉浇注。

所加入的铬-铜中间合金是经过预热的。所述的铝-铜中间合金中Al占45-50％(重量百分比)，铬-铜中间合金中的Cr为4-5％(重量百分比)，镁-铜中间合金中Mg占10-12％(重量百分比)，钛-铜中间合金中Ti占10-13％(重量百分比)。中间合金的加入量按下列公式进行计算：          

加入的镁-铜中间合金是经过破碎成10×10毫米的颗粒。所述的铬-铜中间合金，钛-铜中间合金镁-铜中间合金，铝-铜中间合金均是首先熔炼浇注成块待用。

本发明的铜合金中的Zn、Cr在合金晶粒内起固溶强化作用，大幅度提高合金的强度，合金在铸造过程中缓慢冷却时，Cr弥散析出提高合金的导电率。Ti能有效地抑制合金基体按树枝晶方式生长，使基体由粗大柱状晶变为细短轴晶，从而细化基体组织提高合金强度，合金严格禁止用传统的P-Cu脱氧方式对合金液进行脱氧，因微量的P会显著降低合金的导电率，同时用P-Cu对本发明合金脱氧会在合金晶界上产生大量气穴，气穴内的气体在高温下会急剧膨胀，当气体的膨胀压力大于晶界的抗拉强度时便开始出现裂纹，裂纹彼此连通扩展，便会使铸件开裂、脱落，用Mg-Cu和Al-Cu联合脱氧，脱氧效果好，且Mg和Al在合金中形成复杂的氧化物和金属间电子化合物如MgO、Al₂O₃、AlCu₃、Al₂Mg₃等，它们共同的特点是惰性，高熔点，对合金导电性影响微不足道，而它们聚积在晶界上大大提高了晶界的高温强度，提高了合金的高温抗氧化能力，因此合金具有高强度，高导电性能，耐高温综合优良性能。

本发明的优点在于不但具有高导电性，而且具有耐高温性和高强度，使用本合金制造的零件有较长的使用寿命，提高生产效率并降低电耗和成本。

下面通过实施例来进一步说明本合金的生产工艺

实施例：

在本发明合金要求的成分范围内，配制了三种配比的铜合金，配比见表1。