一種無鉛環(huán)保銅基合金棒及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無鉛環(huán)保銅基合金棒及其制造方法，本發(fā)明的無鉛環(huán)保銅基合金棒由以下重量百分數(shù)的組分組成：鋅1%～7%，錫0.5%～7%，硅0.5%～6%，磷0.05%～0.25%，錳0.01%～0.15%，余量為銅。本發(fā)明采用連鑄連軋的生產(chǎn)工藝，省去了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中坯錠處理和退火擠壓步驟，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的合金棒材中采用硅元素替換傳統(tǒng)銅合金中的鉛元素，不含鉛，避免了由于鉛的使用所帶來的環(huán)境污染，有利于環(huán)境保護，本發(fā)明提供的無鉛環(huán)保銅基合金棒完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅棒材。
【專利說明】一種無鉛環(huán)保銅基合金棒及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金棒生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，以及這種合金棒的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的錫青銅材料為了實現(xiàn)其易切屑性能往往會添加鉛元素，含鉛的錫青銅具有較高的耐磨性和良好的可加工性，纖焊和焊接性能好，主要用于制造航空、汽車及其他工業(yè)部門中承受摩擦的零件并進行必要的焊接。但是由于鉛的特性，在進行熱加工時，極易產(chǎn)生熱脆性，因此只能進行冷加工，降低了合金棒的可加工性，并且鉛對環(huán)境具有很大的危害，隨著環(huán)保意識的明顯提高，含鉛元素的青銅合金已經(jīng)不能滿足國內(nèi)外高端市場的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種不含鉛，可加工性強的環(huán)保銅基合金棒，以及這種合金棒的制造方法。
[0004]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅1%~7%，錫0.5%~7%,硅 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,錳 0.01% ~0.15%,余量為銅。
[0006]進一步地，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅2%~6%，錫1.5%~6%，硅1%~5%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,余量為銅。
[0007]進一步地，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅3%~5%，錫2.5%~5%，硅2%~4%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,余量為銅。
[0008]進一步地，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅:4.5%，錫:4%，硅:3%，磷:0.2%，錳:
0.08%，余量為銅。
[0009]進一步地，所述無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，包含以下步驟:
[0010]I)按照配比將銅、磷、錫、鋅、硅、錳置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1250°C~1300°C完全熔化后，降溫至1200°C。
[0011]2)將完全熔化的合金液充分攪拌后，在合金液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，并保溫。
[0012]3) 1200°C保溫1.2~1.5小時后，從電爐內(nèi)取出樣品，采用直讀光譜儀對樣品進行三到五次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)。
[0013]4)進一步保溫40~60分鐘后，重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)實心合金棒材。
[0014]5)用箱式退火爐對銅棒進行退火處理。
[0015]6)將退火完成后的合金棒材用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0016]更進一步地，步驟2)中所述攪拌采用石墨棒。[0017]更進一步地，步驟2)中所述石墨粉的厚度為11~13cm。
[0018]更進一步地，步驟4)中所述工頻電爐的振動裝置的振動頻率為I次/秒。
[0019]更進一步地,步驟4)中所述的實心合金棒材直徑為Φ 15mm,長度為4000mm。
[0020]更進一步地，步驟5)中所述退火處理的退火溫度為200~300°C，退火時間為20~30分鐘。
[0021]采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明將傳統(tǒng)鉛元素替換為硅元素，按照鋅、錫、硅、磷、錳、銅一定的成分配比，適當(dāng)?shù)臏囟?，通過連鑄連軋的生產(chǎn)工藝完成合金棒材的生產(chǎn)，能夠完全取代含有鉛元素的錫青銅合金棒材。并且本發(fā)明采用連鑄連軋的生產(chǎn)工藝，省去了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中的坯錠處理和退火擠壓步驟。因此本發(fā)明不僅獲得了可替代現(xiàn)有含鉛錫青銅的無鉛環(huán)保合金材料，而且縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]實施例1，一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅:2%，錫:
0.5%，硅:4.5%，磷:0.25%，錳:0.01%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0025]將各組分按配比稱好，并置于工頻電爐內(nèi)加熱至1250°C熔化后，用石墨棒攪拌均勻，并在其上覆蓋12cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫I小時，檢測合金成分是否在規(guī)定范圍內(nèi)，檢測完成并合格后，繼續(xù)保溫40分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)直徑為Φ 15mm，長度為4000mm的實心合金棒材,在200°C下對金屬棒材進行退火處理,退火時間為20分鐘,退火完成后用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0026]將所得無鉛環(huán)保銅基合金棒進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結(jié)果如表1所示。
[0027]實施例2，一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅:1%，錫:7%，硅:1.5%，磷:0.1%，錳:0.1%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0028]將各組分按配比稱好，并置于工頻電爐內(nèi)加熱至1290°C熔化后，用石墨棒攪拌均勻，并在其上覆蓋Ilcm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.3小時，檢測合金成分是否在規(guī)定范圍內(nèi)，檢測完成并合格后，繼續(xù)保溫50分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)直徑為Φ15πιπι，長度為4000mm的實心合金棒材,在260°C下對金屬棒材進行退火處理,退火時間為25分鐘,退火完成后用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0029]將所得無鉛環(huán)保銅基合金棒進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結(jié)果如表1所示。
[0030]實施例3，一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅:4.5%，錫:4%，娃:3%，磷:0.2%，錳:0.08%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟: [0031]將各組分按配比稱好，并置于工頻電爐內(nèi)加熱至1300°C熔化后，用石墨棒攪拌均勻，并在其上覆蓋13cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.5小時，檢測合金成分是否在規(guī)定范圍內(nèi)，檢測完成并合格后，繼續(xù)保溫60分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)直徑為Φ15πιπι，長度為4000mm的實心合金棒材,在300°C下對金屬棒材進行退火處理,退火時間為30分鐘,退火完成后用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0032]將所得無鉛環(huán)保銅基合金棒進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結(jié)果如表1所示。
[0033]實施例4，一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅:6%，錫:
5.5%，硅:6%，磷:0.05%，錳:0.05%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0034]將各組分按配比稱好，并置于工頻電爐內(nèi)加熱至1290°C熔化后，用石墨棒攪拌均勻，并在其上覆蓋Ilcm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.3小時，檢測合金成分是否在規(guī)定范圍內(nèi)，檢測完成并合格后，繼續(xù)保溫40分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)直徑為Φ15πιπι，長度為4000mm的實心合金棒材,在250°C下對金屬棒材進行退火處理,退火時間為30分鐘,退火完成后用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0035]將所得無鉛環(huán)保銅基合金棒進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結(jié)果如表1所示。
[0036]實施例5，一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅:7%，錫:2%，硅:0.5%，磷:0.15%，錳:0.15%，余量為銅。其制造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0037]將各組分按配比稱好，并置于工頻電爐內(nèi)加熱至1300°C熔化后，用石墨棒攪拌均勻，并在其上覆蓋12cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.5小時，檢測合金成分是否在規(guī)定范圍內(nèi)，檢測完成并合格后，繼續(xù)保溫50分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)直徑為Φ15πιπι，長度為4000mm的實心合金棒材,在280°C下對金屬棒材進行退火處理,退火時間為25分鐘,退火完成后用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產(chǎn)品進行回爐。
[0038]將所得無鉛環(huán)保銅基合金棒進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結(jié)果如表1所示。[0039]表1無鉛環(huán)保銅基合金棒性能對比表
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種無鉛環(huán)保銅基合金棒，其特征在于，由以下重量百分數(shù)的組分組成:鋅1%~7%，錫 0.5% ~7%，硅 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,錳 0.01% ~0.15%,余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒，其特征在于，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅2%~6%，錫1.5%~6%，硅1%~5%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒，其特征在于，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅3%~5%，錫2.5%~5%，硅2%~4%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,余量為銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒，其特征在于，各組分的重量百分數(shù)配比如下:鋅:4.5%，錫:4%，硅:3%，磷:0.2%，錳:0.08%，余量為銅。
5.一種無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，包含以下步驟: 1)按照配比將銅、磷、錫、鋅、硅、錳置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1250°C~1300°C完全熔化后，降溫至1200 C ； 2)將完全熔化的合金液充分攪拌后，在合金液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，并保溫； 3)1200°C保溫1.2~1.5小時后，從電爐內(nèi)取出樣品，采用直讀光譜儀對樣品進行三到五次成分檢測，以確定其合 金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)； 4)進一步保溫40~60分鐘后，重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用連鑄連軋的方法生產(chǎn)實心合金棒材； 5)用箱式退火爐對銅棒進行退火處理； 6)將退火完成后的合金棒材用超聲波探傷儀對合金棒進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產(chǎn)品進行回爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，步驟2)中所述攪拌采用石墨棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，步驟2)中所述石墨粉的厚度為11~13cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，步驟4)中所述工頻電爐的振動裝置的振動頻率為I次/秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，步驟4)中所述實心合金棒材的直徑為Φ 15mm,長度為4000mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鉛環(huán)保銅基合金棒的制造方法，其特征在于，步驟5)中所述退火處理的退火溫度為200~300°C，退火時間為20~30分鐘。
【文檔編號】C22C9/04GK103555993SQ201310589991
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】陸海榮, 孫飛, 趙勇 申請人:蘇州天兼金屬新材料有限公司