[發明專利]一種真空熔煉生產高強銅合金大規格鑄錠的方法

有效

• 申請號: 201911317616.0
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111020285B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 高鑫;浦海涌;李淑蘋;周向東;鄭曉飛;曾秋婷
• 申請（專利權）人: 江蘇隆達超合金股份有限公司
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22C1/02;B22D7/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發明屬于有色金屬加工技術領域，具體涉及一種真空熔煉生產高強銅合金大規格鑄錠的方法。本發明特征在于包含以下成分及質量百分比：鎳14~16%，錫7~9%，鈮0~0.2%，錳0~0.8%，余量為銅和其他雜質。本發明包括以下步驟：配料、鑄模烘干、裝爐、抽真空、熔煉、出爐、保溫、冷卻。優點在于：在銅鎳錫合金基礎上添加了鈮和錳元素，增加了合金的彌散強化效果，有利于提高合金的強度；采用真空感應熔煉工藝比連鑄工藝生產的合金純度更高，夾雜物減少；對模具和鑄錠采用了上半部保溫下半部冷卻的工藝，即避免了或減少了縮松和縮孔缺陷，又保證加快鑄錠冷卻速度，從而減少了偏析缺陷。

技術領域

本發明屬于有色金屬加工技術領域，具體涉及一種真空熔煉生產高強銅合金大規格鑄錠的方法。

背景技術

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

目前關于銅鎳錫系合金的專利大多涉及成分的設計和棒材的生產，沒有專利介紹關于大鑄錠的生產方法，申請公布號為03151047.7的專利公開了一種含鈦的銅鎳錫調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Ti，采用真空感應電爐熔煉或非真空熔煉后澆鑄化-淬火-時效后機加工成元件使用，但整個專利中并未具體澆鑄工藝。申請號為201110073305.1的專利公開一種銅鎳錫合金帶材的配方及生產工藝，該工藝采用轉爐倒入保溫爐后水平連鑄的工藝生產了合金帶坯，和本發明的工藝路線完全不同。申請號201110376997.7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。申請號201310751407.3的專利提供了一種開關插座用銅鎳錫合金及其制備方法，在氮氣保護氣氛下，將原料合金熔液澆入鑄鐵模中，冷卻至室溫即可，只能適用于開關插座和小型零件。申請號201510439403.0的專利提供了一種銅鎳錫合金帶的生產方法，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，使產品組織結構更加均勻，與本發明的技術路線完全不同。申請號201510723849.6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量百分比制備合金粉末，然后經冷等靜壓成型、真空燒結和錠坯包套的方法制備合金錠坯，再用水封熱擠壓、冷旋鍛及時效處理等工藝獲得優質的銅鎳錫合金棒材，與本發明的技術路線完全不同。申請號201610280996.5的專利公開了一種調幅分解型高強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行熔煉，再進行熱擠壓，最后進行熱處理成型，與本發明的技術路線存在明顯差異。

上述專利中均未涉及大規格銅鎳錫鑄錠的生產工藝，因為銅鎳錫合金中Sn和Cu的熔點相差較大，因此易在三個階段出現Sn的成分偏析：(1)隨著合金液的溫度下降其內部成分平衡移動時生成富錫相；(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。同時該合金膨脹系數偏高，導致澆注大鑄錠時易產生縮松和縮孔缺陷。所以澆注過程中必須解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，解決或避免熔煉鑄造方法生產鑄錠時嚴重的Sn偏析問題以及鑄錠縮松或縮孔缺陷，提供了一種真空熔煉生產高強銅合金大規格鑄錠的方法。

解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為提供一種真空熔煉生產高強銅合金大規格鑄錠的方法，其特征在于，所述銅鎳錫合金管材質量百分比的成分：鎳14～16％，錫7～9％，鈮0～0.2％，錳0～0.8％，余量為銅和其他雜質，其制備方法包括以下步驟：

(1)、配料：按各原料的質量百分比稱取相應的原料；

(2)、鑄模烘干：將鑄鐵模具裝入到烘干爐內加熱至溫度T1，烘干時間H1，且所述T1為700～900℃，H1為1～4小時；