[發明專利]一種鈦青銅合金材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010053601.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111118335B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 楊慶來;韓亮;尹占品;段紅珍;韓占起;張金萍
• 申請（專利權）人: 河北中泊防爆工具集團股份有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/02;B22D18/02;B21J5/00
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張曉龍

本發明涉及一種鈦青銅合金材料，其包括如下質量百分比的組分：鈦5~7%、鋁0.8~1.5%、銀0.1~0.3%、鐵0.2~0.4%、稀土0.03~0.08%以及余量的銅。本發明還涉及上述鈦青銅合金材料的制備方法及其應用。本發明的鈦青銅合金材料制造的工器件，沒有氣孔、砂眼、裂痕、金相組織均勻、金相顆粒在65微米以下，具有高強度、高扭矩、高塑性、無磁性、無火花，可制備特殊場合使用的工具及零配件，撞擊性接觸頭等，還可以制作無磁手動工具、無火花手動工具以及自動化碰撞工具，適用于能源、化工、石油、天然氣、航海、航天、制藥、采礦等現代化工業。

技術領域

本發明屬于防爆合金材料領域，具體涉及一種鈦青銅合金材料及其制備方法和應用。

背景技術

在生產、貯存、運輸易燃易爆物質的場所應該使用防爆工具，以避免工具在撞擊、摩擦等情況下產生火花，從而引起周圍介質的燃燒或爆炸，制作防爆工具的材料應具備防爆性能（符合GB/T 10686-2013標準），同時還應具備工具所應有的機械性能。

目前，國內外最常用制作防爆工具的材料是鈹青銅合金，其抗拉強度σ_b≥1117~1326N/mm²，硬度HV 300~390，硬態延伸率δ₁₀≥2%，無磁性，防爆性能達ExIIC級，在實驗室通過濃度21%氫氣（H₂）環境試驗。

但是，含鈹（Be）元素礦石儲存量極少，且價格昂貴，這就造成用鈹青銅制造防爆工具成本很高。

另一種制作防爆工具的材料是鋁青銅合金，其抗拉強度σ_b≥782~989N/mm²，硬度HV240~300，硬態延伸率δ₁₀≥5%，低磁，該材料制造的防爆工具屬于ExIIB級，在實驗室通過濃度7.8%的乙稀（C₂H₄）環境試驗，在強磁和易燃易爆環境中不能代替鈹青銅產品使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種防爆性能可靠且綠色環保的鈦青銅合金材料及其制備方法和應用。

本發明采用如下技術方案：

一種鈦青銅合金材料，其包括如下質量百分比的組分：鈦5~7%、鋁0.8~1.5%、銀0.1~0.3%、鐵0.2~0.4%、稀土0.03~0.08%以及余量的銅。

其中，所述稀土為輕稀土，優選為輕稀土鑭La。

一種上述鈦青銅合金材料的制備方法，其通過如下方法制備：

（1）將含銅量99.9%的電解銅板和海綿鈦，浸入C₂H₂O₄中，溫度提升至50~60℃，清洗1~2小時；

（2）經三道逆流漂洗后，進入烘干爐在200~300℃烘干；

（3）將銅、鈦按比例放入中頻感應電爐冶煉，爐溫提升至900~1000℃時，按比例將銀、鋁、鐵、稀土放入電爐共熔，達到1300~1350℃，合金液體完全熔融，形成鈦青銅合金液體；

（4）放入除渣劑二氧化硅進行提渣；

（5）完成提渣后，開始澆鑄成2~3kg的球狀合金錠；

（6）出爐后的球狀合金錠在常溫下存放45-60天，得到初級合金錠。

進一步的，其還包括如下步驟：

（7）將初級合金錠浸入C₂H₂O₄中，溫度提升至50~60℃，清洗1~2小時；

（8）經三道逆流漂洗后，進入烘干爐在200~300℃烘干；