[發明專利]銅合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510760180.8
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105349828A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 葉甲旺;姚聯;李重仲;胡立杰
• 申請（專利權）人: 武漢泛洲中越合金有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;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

本發明屬于金屬冶煉技術領域，尤其涉及一種銅合金材料及其制備方法。

背景技術

多元復雜銅合金材料具有優異的綜合性能，廣泛用于工程機械、汽車等行業。隨著這些行業對材料性能要求的不斷提高，開發出具有良好的綜合性能，如較高的抗拉強度，屈服強度，良好的塑性，可靠硬度，較好的切屑性能尤其是在高溫下或有油環境等復雜運用環境中具備較好綜合性能的材料成為當務之急。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術的不足，提供一種抗拉強度、屈服強度、延伸率、硬度高且同時具有較好的切屑性能的銅合金基體材料及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種銅合金材料，其由以下質量百分比的元素組成：

Cu60.5～62.0％；

Mn2.1～2.7％；

Si0.7～1.2％；

Pb0.5～1.1％；

Ni0.1～0.5％；

Al0.01～0.3％；

Fe0.01～0.3％；

其它不可避免的雜質＜0.6％；

余量為Zn。

另一方面，本發明提供了所述的銅合金材料的制備方法，其包括以下步驟：

步驟A，提供Cu塊、Pb塊、Zn塊、Cu-Si20合金、Al-Ni40合金、Cu-P合金和Cu-Mn合金原料，以及屑料；

步驟B，往中頻電爐中加入部分屑料、精煉劑和Cu塊，升溫熔化；

步驟C，加入Cu-Si20合金、Al-Ni40合金與Cu-Mn合金，同時預熱Zn塊；

步驟D，待全部熔化后，降溫至950～1000℃，加入Pb塊、Zn塊和Cu-P合金；

步驟E，精煉除渣后將溫度調整至1080℃以上，將銅液轉到保溫爐，保溫爐溫度控制在1020～1120℃，進行立式半連鑄。

本發明的有益效果如下：

Mn：在以銅鋅為基體的材料中添加適量的Mn元素，可提高材料強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、熱穩定性及強度；

Si：在以銅鋅為基體的材料中添加適量的Si元素，可提高合金的強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性，同時增加銅液的流動性，減少縮松產生，提高鑄造質量；

Pb：在材料中添加適量的Pb元素，可提高材料切削加工性能，減小磨擦因數，保證其后續針對液壓、工程機械和汽車行業進行精密加工時，具有更好的加工性能，更易達到更好的精度等級；

Al：在本材料中，必須嚴格控制Al的含量。主要原因是在黃銅合金材料中，Al-Mn-Si三元強化相和Mn-Si二元強化相都具有提高材料硬度、強度和耐磨性的功能。但Al元素的加入，會導致材料硬度的大幅提升，從而降低材料塑性；此外，對于鑄造、擠壓態的銅合金材料，采取后續冷拉塑性變形，進一步細化材料晶粒，優化材料性能。因此，必須抑制Al元素的含量，使其只產生Mn-Si二元強化相；

Fe：Fe元素可提高材料強度、硬度等性能，但同樣會降低材料塑性，因此也必須嚴格控制Fe元素的加入；

雜質元素：為保證材料具有較好的塑性，便于后續冷塑性變形工藝生產，在材料中必須嚴格控制各種雜質元素的加入量。

本發明的銅合金材料的制備方法通過冷塑性變形工藝，使其材料組織更致密、材料晶粒更加細化，提高材料綜合性能水平。為達到該工藝要求，第一方面必須嚴格控制Al、Fe元素的添加，使其主要產生Mn-Si二元強化相；第二方面嚴格控制Al、Fe以及其他所有雜質元素的總量；第三方面嚴格控制銅合金熔煉過程中Cu-P脫氧劑的加入量。使其材料更加純凈，同時保證材料具備較好的塑性性能。

此外，本發明銅合金材料的制備方法通過立式半連鑄、熱擠壓，后結合冷拉塑性變形工藝，在擠壓態的基礎上，進一步提高材料強度、細化材料晶粒。采取冷拉塑性變形后，配合熱處理工藝，讓銅合金材料從硬態回復至半硬態，使其仍具有一定的塑性性能和抗沖擊韌性。確保材料在液壓、工程機械和汽車行業等惡劣工況下具有較好的性能。

具體實施方式

本發明提供了一種銅合金材料，其由以下質量百分比的元素組成：

Cu60.5～62.0％；

Mn2.1～2.7％；

Si0.7～1.2％；

Pb0.5～1.1％；

Ni0.1～0.5％；

Al0.01～0.3％；

Fe0.01～0.3％；

其它不可避免的雜質＜0.6％；

余量為Zn。

優選的，所述的銅合金材料，其由以下質量百分比的元素組成：