[發明專利]一種碳化硅增強無鉛錫銅合金棒及其制備方法

在審

• 申請號: 201510727096.6
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105349827A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 孫飛;趙勇;埃里克斯-高登
• 申請（專利權）人: 蘇州列治埃盟新材料技術轉移有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/04
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王淑麗

技術領域

本發明涉及合金棒材領域，具體涉及一種碳化硅增強無鉛錫銅合金棒及其制備方法。

背景技術

碳化硅是一種通過一定的技術條件，在普通碳化硅材料的基礎上制備而出的一種材料。碳化硅具有純度高，粒徑小，分布均勻，比表面積大，高表面活性，松裝密度低，極好的力學，熱學，電學和化學性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑，高熱傳導率，低熱膨脹系數及高溫強度大等特點。

錫青銅以錫為主要合金元素的青銅，含錫量一般為3～14質量％，其具有較高的力學性能、耐磨性能和耐蝕性，易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數小，無磁性等優點，廣泛用于彈性元件和耐磨零件的制造。

現有的錫青銅材料為了實現改善削切性能往往會添加Pb元素，眾所周知，元素鉛對人體和環境都是一種毒害物質，隨著人們環保意識的提高，國內外市場日益要求開發新型不含鉛元素并且機械性能較高的銅合金。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種碳化硅增強無鉛錫銅合金棒及其制備方法，利用碳化硅硬度高，耐磨性好等一系列優點，在不增加成本的情況下，不僅去除了對環境有害的鉛，而且最終碳化硅增強無鉛錫銅合金棒的機械性能也有很大的提高。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種碳化硅增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅10-12％，錫9-14％，碳化硅0.8-2.3％，余量為銅。

優選地，本發明的碳化硅增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅11％，錫9％，碳化硅0.8％，余量為銅。

優選地，本發明的碳化硅增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅10％，錫10％，碳化硅1.0％，余量為銅。

優選地，本發明的碳化硅增強無鉛錫銅合金棒，由以下重量百分數的組分組成：鋅10％，錫14％，碳化硅2.3％，余量為銅。

進一步地，所述銅為電解銅。

進一步地，所述碳化硅粒徑為50μm-200μm。

本發明提供一種碳化硅增強無鉛錫銅合金棒的制備方法，包括以下步驟：

1)按照配比重量將電解銅、錫、鋅置于電爐內，加熱到1200-1250℃待完全熔化后，保溫至1200℃，保溫時間為30-40min；

2)按照配比重量將碳化硅添加到步驟1)中的熔融合金液體當中；

3)將步驟2)中混合有碳化硅粉末的合金熔融液體轉移至保溫爐中，用攪拌工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，將保溫爐設定溫度在1200℃保溫，保溫時間為20-30min；

4)保溫結束后，采用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行成分檢驗，取樣次數為3-6次，以確定其合金成分在合格的范圍之內；

5)進一步保溫40-60分鐘后，重新升溫至1250℃，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為10次/秒，采用水平連鑄方法鑄制成規定直徑和長度的實心合金棒；

6)擠壓前退火，用箱式退火爐對合金棒進行退火處理：退火溫度為150-180℃，退火時間為30-40分鐘，以便于擠壓；

7)用光錠機對退火后的毛坯實心合金棒進行表面加工，加工為表面光潔的實心合金棒，采用2000噸雙動擠壓機擠壓，合金棒加熱溫度為150-200℃，擠壓溫度為400℃，擠壓速度V＝6mm/s，經過多次擠壓后得到半成品規格的直徑和長度的實心合金棒；

8)將擠壓而成的合金棒用超聲波探傷儀進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產品進行回爐；

9)用高精度車床對探傷完成后的實心合金棒進行表面車削，得到成品規格的直徑和長度的實心合金棒，并對實心合金棒的兩端去毛刺后包裝入庫。

進一步地，步驟1)中所述電爐為工頻電爐，并處于氬氣氛保護下。

進一步地，步驟3)中進行所述攪拌工具為特制石墨工具。

進一步地，步驟3)中所述高純度鱗片狀石墨粉的厚度為11-13cm。

本發明的有益效果是：

1.本發明將碳化硅均勻分布在熔融合金液體中，利用碳化硅高硬度，高耐磨性和良好的自潤滑及高溫強度大的性能，結合適當的溫度，通過連續鑄造毛坯錠，用擠壓機擠壓而生產出完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅合金棒，不僅去除了對環境有害的鉛，而且最終碳化硅增強無鉛錫銅合金棒的機械性能也有很大的提高。