[發(fā)明專利]一種采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)銅合金的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911317599.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN110964943B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鑫;浦海涌;李淑蘋;周向東;鄭曉飛;曾秋婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇隆達(dá)超合金股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/06
• 分類號(hào): C22C9/06;C22C1/02;C22C1/06;B22D11/04;B22D11/128;B22D11/124;B22D11/059;B22D11/111
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發(fā)明屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)銅合金的方法。本發(fā)明特征在于包含以下成分及質(zhì)量百分比：鎳14~16%，錫7~9%，鈮0~0.2%，錳0~0.8%，余量為銅和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明包括以下步驟：配料、熔煉、成分分析、精煉、溫度控制、燙爐頭和澆管、鑄造、拉坯。優(yōu)點(diǎn)在于：在銅鎳錫合金基礎(chǔ)上添加了鈮和錳元素，增加了合金的彌散強(qiáng)化效果，有利于提高合金的強(qiáng)度；采用半連續(xù)鑄造徹底解決了模型鑄造好水平連鑄過程中的縮松和縮孔缺陷的問題；偏析缺陷減少的比較明顯，生產(chǎn)效率提高較大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)銅合金的方法。

背景技術(shù)

銅鎳錫系合金具有很高的強(qiáng)度、彈性、一定的導(dǎo)電性、優(yōu)良的耐腐蝕和磨擦性能、高溫抗應(yīng)力能力強(qiáng)、無毒、成本較低等特點(diǎn)，其中Cu-15Ni-8Sn系合金經(jīng)較大形變熱處理后，由于相的分解在合金內(nèi)形成周期性的調(diào)幅組織結(jié)構(gòu)，可以獲得抗拉強(qiáng)度達(dá)1400MPa的超高強(qiáng)銅合金，從而取代Cu-Be合金，具有廣闊的應(yīng)用前景，因而受到極大的重視。

目前關(guān)于銅鎳錫系合金的專利大多涉及成分的設(shè)計(jì)和棒材的生產(chǎn)，沒有專利介紹關(guān)于大鑄錠的生產(chǎn)方法，申請(qǐng)公布號(hào)為03151047.7的專利公開了一種含鈦的銅鎳錫調(diào)幅分解型耐磨軸承合金及其制備方法，在三元Cu-Ni-Sn合金中采用鎳鈦或銅鈦中間合金方式加入適量的第四組元鈦，采用真空感應(yīng)電爐熔煉或非真空熔煉后澆鑄化-淬火-時(shí)效后機(jī)加工成元件使用，但整個(gè)專利中并未具體澆鑄工藝。申請(qǐng)?zhí)枮?01110073305.1的專利公開一種銅鎳錫合金帶材的配方及生產(chǎn)工藝，該工藝采用轉(zhuǎn)爐倒入保溫爐后水平連鑄的工藝生產(chǎn)了合金帶坯，和本發(fā)明的工藝路線完全不同。申請(qǐng)?zhí)?01110376997.7的專利公開了一種銅鎳錫合金及其線材的制備方法，采用水平連鑄的工藝獲得線坯。申請(qǐng)?zhí)?01310751407.3的專利提供了一種開關(guān)插座用銅鎳錫合金及其制備方法，在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，將原料合金熔液澆入鑄鐵模中，冷卻至室溫即可，只能適用于開關(guān)插座和小型零件。申請(qǐng)?zhí)?01510439403.0的專利提供了一種銅鎳錫合金帶的生產(chǎn)方法，采用了高速雙輥連鑄工藝能夠使熔融金屬快速凝固，有效抑制了錫元素的偏析，使產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)更加均勻，與本發(fā)明的技術(shù)路線完全不同。申請(qǐng)?zhí)?01510723849.6的專利公開了一種銅鎳錫合金棒材的制備方法：采用氣霧化法按照上述成分及質(zhì)量百分比制備合金粉末，然后經(jīng)冷等靜壓成型、真空燒結(jié)和錠坯包套的方法制備合金錠坯，再用水封熱擠壓、冷旋鍛及時(shí)效處理等工藝獲得優(yōu)質(zhì)的銅鎳錫合金棒材，與本發(fā)明的技術(shù)路線完全不同。申請(qǐng)?zhí)?01610280996.5的專利公開了一種調(diào)幅分解型高強(qiáng)銅鎳錫合金及其制備方法，其制備方法是：先配料，然后采用非真空電爐進(jìn)行熔煉，再進(jìn)行熱擠壓，最后進(jìn)行熱處理成型，與本發(fā)明的技術(shù)路線存在明顯差異。

上述專利中均未涉及半連續(xù)鑄造工藝，只有水平連鑄工藝，該工藝鑄機(jī)水平放置、金屬液靜壓力小，凝固過程中，鋼水補(bǔ)縮不足，鑄坯中心易出現(xiàn)縮孔或縮松缺陷。因?yàn)殂~鎳錫合金中Sn和Cu的熔點(diǎn)相差較大，因此易在三個(gè)階段出現(xiàn)Sn的成分偏析：(1)隨著合金液的溫度下降其內(nèi)部成分平衡移動(dòng)時(shí)生成富錫相；(2)合金液凝固過程中在樹枝晶間生成富錫相；(3)合金凝固后的冷卻過程中由于溶解度變化而析出的富錫相缺項(xiàng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決或避免熔煉鑄造方法生產(chǎn)鑄錠時(shí)嚴(yán)重的Sn偏析問題以及鑄錠縮松或縮孔缺陷，提供了一種采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)銅合金的方法。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為提供一種采用半連續(xù)鑄造生產(chǎn)高強(qiáng)銅合金的方法，其特征在于，所述銅鎳錫合金管材質(zhì)量百分比的成分：鎳14～16％，錫7～9％，鈮0～0.2％，錳0～0.8％，余量為銅和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括以下步驟：

(1)配料：按各原料的質(zhì)量百分比稱取相應(yīng)的原料，對(duì)原料進(jìn)行烘干；

(2)熔煉：在熔煉爐中先加入電解銅，再添加烘烤后的鍛燒木炭覆蓋，然后加電解鎳和錫錠，最后加入鈮和電解錳，均勻攪拌；