[發明專利]一種高強度耐磨復雜銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201310350363.3
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103436730B
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 葉甲旺;姚聯;徐星輝;徐世雄
• 申請（專利權）人: 武漢泛洲中越合金有限公司
• 主分類號: C22C9/05
• 分類號: C22C9/05;C22C1/03
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

技術領域

?本發明涉及金屬冶煉技術領域，具體的說是一種高強度耐磨復雜銅合金及其制造方法。

背景技術

同步器齒環是汽車變速箱中變速用的一個汽車零部件，一般情況下材料為銅合金。但目前使用的多元復雜銅合金材料要么耐磨性較好，要么機械性能較優，或者耐磨性能和機械性能都比較優異但材料和制造成本比較高，缺乏一種綜合性能都比較好而且成本較低材料。

同步器行業在追求銅合金齒環材料綜合性能更加優異的發展之路中，來自成本的壓力越趨明顯，與市場對價格的要求背道而馳。迫切需要開發出一種成本相對低廉但同時具有優異機械性能和耐磨耗性能的銅合金材料，滿足變速過程中的同步環齒輪嚙合部位耐沖擊、齒環摩擦面耐磨的多重性能要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機械性能優異，同時磨耗性能也比較優良，材料成本相對較低的復雜黃銅材料及制造方法。

一種高強度耐磨復雜銅合金材料，其組分重量百分比如下：

Cu???63.0～66.0

Al???4.5～6.0

Mn??7.0～8.5

Si???1.0～2.0

Fe???0.5～1.5

Pb???0.3～0.8

Ni???＜0.5

Sn???＜0.5

Zn??余量。

本高強度耐磨銅合金機械性能的抗拉強度為700MPa，延伸率為8%。

本高強度耐磨銅合金的單體磨耗性能可以控制在0.3mm以內。

一種高強度耐磨復雜銅合金材料的制備方法，其步驟如下：

①?????分別準備Cu、Zn、Pb及制備四元中間合金備用；

②?????將爐膛清理干凈，先加入200kg左右FM6405屑料及冰晶石進行熔化，再加入四元中間合金40～50kg、電解銅銅板70～100kg，升溫熔煉，繼續加入成型FM6405回爐料；

③?????上述材料熔化后，加冰晶石除渣一次；

④?????每20～30分鐘加入200～300kg?FM6405屑料，每次加屑料時加入冰晶石及成型FM6405回爐料，升溫熔煉，沸騰2分鐘左右；

⑤?????撈凈浮渣后加木炭覆蓋，加入電解銅銅板70～100kg，然后加入Zn30～60kg、加入Pb不多2.4kg，繼續升溫熔化；

⑥?????材料全部熔化完后，升溫沸騰2～3分鐘，加入冰晶石，靜置5～10分鐘，除渣，除渣后加木炭覆蓋；

⑦?????升溫到1130℃以上，靜置5～10分鐘，取樣，調整成分，直至各元素在材料規定的管理幅范圍內，成分合格；

⑧?????調整溫度至1130～1180℃，進行半連續鑄造生產出鑄錠；

⑨?????將步驟⑧所得鑄錠切斷至一定長度擠壓錠，熱擠壓到所需規格管材。

所述四元中間合金，其組份重量百分比如下：

Al???32.0%～36.0%

Mn???48.0%～53.0%

Si????8.0%～11.0%

Fe????5.0%～7.0%

所述四元中間合金的制備方法，其步驟如下：

1)????先放1/4～1/3的鋁（Al）到爐內，周圍放鐵（Fe）塊或邊角余料。

2)????升溫熔化，待鋁（Al）、鐵（Fe）全部熔化后，放入剩余1/2的鋁（Al）錠，周圍放硅（Si），升溫熔化；

3)????硅（Si）熔化后，升溫，待溶液顏色變淺后，加入金屬錳（Mn），邊加Mn邊加入助熔劑；

4)????當錳（Mn）熔化后加入剩余鋁（Al）錠進行熔化；

5)????待全部熔化后，保溫15～25min，保溫溫度保持在1200～1350℃之間，保證高熔點金屬能全部熔化；然后靜置，攪拌除渣；

6)????準備澆注及澆注中間合金錠。

所述步驟⑶中的助熔劑加入比例為每次加錳（Mn）的1%。

本發明一種高強度耐磨復雜銅合金材料及其制備方法的優點是：該材料具有良好的綜合機械性能，加工的齒環磨耗性能優異，材料制作成本相對較低；金屬Al增強材料基體的強度；金屬Mn、Si形成高硬度耐磨的Mn₅Si₃強化相，提高耐磨性能；金屬Pb有效改善鑄造黃銅的切削加工性能，提高耐磨性；四元中間合金通過合金化降低其中高熔點元素熔點提高熔化效率。

具體實施方式