[發明專利]一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu?Ni?Sn合金制備方法

在審

• 申請號: 201710092260.X
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106834795A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 彭紅兵;徐玉松;黃海;李小兵;張靜;孫胡虎杰;劉以新;陸筱彬;陳君
• 申請（專利權）人: 江陰華瑞電工科技股份有限公司
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22C9/06;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/08;B22D27/02;C22B9/04;C22B9/10
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所(普通合伙)32210
• 代理人: 陳強

技術領域

本發明涉及一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金的制備方法，屬于銅合金材料加工技術領域。

背景技術

高強度銅合金當以鈹青銅應用最為廣泛，但鈹銅合金在生產過程中所散發的含鈹化合物粉塵、煙霧會引起人體多種器官急慢性中毒，因此鈹被列入各種工業毒害中最為嚴重的污染物，世界各國都限制定含鈹材料在本國的生產。上世紀70年代美國率先開展了鈹青銅代用材料的研究，采用spinodal熱處理工藝開發了3種Cu-Ni-Sn合金材料，并于80年代納入了AMS標準體系。

國內在該領域的研究工作已持續20余年，但到目前為止，很多研究成果尚處于實驗室階段，大規格棒材產品的研發仍屬空白；尤其是當Cu-Ni-Sn合金成分中Sn含量較高時，鑄態組織是存在明顯成分偏析的樹枝晶，主要表現為液態合金首先結晶出Cu、Ni原子富集的樹枝狀ɑ固溶體，枝晶間為富集著溶質原子Sn的固溶體，以及數量、尺寸不等的(Cu, Ni)₃Sn化合物，因而增加了材料塑性成形的難度，易誘發組織內的顯微裂紋、降低產品的疲勞壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，該制備方法能夠消除該系合金微觀和宏觀偏析，改善該系合金的塑性加工性能，提高合金使用壽命，且具有節約能源、提高生產效率、降低生產成本的優勢。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述制備方法的步驟為：

步驟一：準備制備Cu-Ni-Sn合金的各個組分的重量百分比為：Ni 3~41%，Sn 1~26%，微量元素Cr、Mn、Nb、Si、Zr和Ti中的至少一種，且Cr、Mn、Nb、Si、Zr、 Ti總量為0.03%~0.3%；余量為Cu；

步驟二：上述合金采用真空感應熔煉方式或者利用覆蓋保護的非真空熔煉方式進行熔煉， 投料是，Cu和Ni同時加，等Cu和Ni熔融并精煉后再加Sn和其他微量元素；熔清后進行澆鑄；

步驟三：凝固過程中施加電磁攪拌至合金液完全凝固，電磁攪拌的攪拌時間為20s~100s；

步驟四：將上述鑄態合金經均勻化退火水冷固溶冷變形時效處理。

本發明一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述步驟一中：Ni 和Sn的重量百分比含量為： Ni 14~16% ;Sn8.5~10.5%。

本發明一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述步驟二中：控制出爐溫度為1100~1300℃。

本發明一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述步驟四中：，其中均勻化退火工藝：840℃×8h，固溶處理工藝：750~840℃×1h，冷變形量：60%~80%，時效處理工藝：350~400℃×（0.5~6h）。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明能夠解決Cu-Ni-Sn合金鑄態組織的偏析問題，改善該系合金的塑性加工性能，提高合金使用壽命，顯著提高產品質量和生產效率，節約能源，降低生產成本。具體的講，本發明可細化晶粒，減小枝晶間距，消除該系合金微觀和宏觀偏析且時效強化效果優異，改善該系合金的塑性加工性能，提高合金使用壽命，且凝固過中施加電磁攪拌，所得鑄態組織中的偏析程度小、易消除，因此具有節約能源、提高生產效率、降低生產成本的優勢。

附圖說明：

圖1為凝固過程中不同功率電磁攪拌后的Cu-Ni-Sn的合金顯微組織；其中：(a) 0 KW; (b) 1 KW; (c) 2.5KW; (d) 4 KW

圖2不同冷變形條件下的時效硬度曲線。

具體實施方式

本發明涉及的一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述制備方法的步驟為：

步驟一：準備制備Cu-Ni-Sn合金的各個組分的重量百分比為：Ni 3~41%，Sn 1~26%，微量元素Cr、Mn、Nb、Si、Zr和Ti中的至少一種，且Cr、Mn、Nb、Si、Zr、 Ti總量為0.03%~0.3%；余量為Cu；

上述Ni、Sn選擇需保證Cu-Ni-Sn合金能發生調幅分解；

優選的，該步驟一中：Ni 和Sn的重量百分比含量為： Ni 14~16% ;Sn8.5~10.5%