[發明專利]銅螺母及其制備方法

有效

• 申請號: 202010955484.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112080667B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 何勛;焦小亮;何清;楊旭東;王鈺
• 申請（專利權）人: 山西百一機械設備制造有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;F16B37/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 張一平;周銀銀

本發明涉及一種銅螺母，其特征在于由以下質量百分組成，Cu：56～63wt％，Al：2.5～6.5wt％，Fe：1.5～4.5wt％，Mn：1.5～4.5wt％，余量為Zn和不可避免的雜質；銅螺母的微觀組織含有基體相β相、α相以及富含Fe的K相。本發明過控制銅的添加量，并在黃銅中添加Al、Fe、Mn并控制其含量，使得銅螺母的微觀組織含有基體相β相、α相以及富含Fe的K相，在提高強度、硬度的同時保證延伸率，且富含Fe的K相彌散分布于合金中，細化晶粒，改善了合金的力學性能均勻性。

技術領域

本發明屬于銅合金領域，具體涉及一種銅螺母及其制備方法。

背景技術

摩擦和螺旋壓力機目前是國內主流鍛壓設備，具有結構簡單、安裝容易、操縱及輔助設備簡單和價格低廉等特點，廣泛應用于金屬模鍛、精壓、沖壓工藝以及耐火材料、陶瓷等非金屬材料的壓力加工。其中的銅螺母又為壓力機重要構成部件，直接關系到壓力機的生產能力。

銅螺母在機身內與螺桿配合上下往復運動，產生傳動摩擦，同時，壓力機在工作過程中對工件實施打擊力，銅螺母牙齒承受擠壓應力、剪切應力、彎曲應力。銅螺母的正常使用壽命為1年左右，在此期間內，銅螺母無開裂、斷齒等情況，當銅螺母牙齒磨損量達到原牙齒厚度的60％以上時停機更換銅螺母。銅螺母使用壽命短一方面增加了用戶的配件采購成本，另一方面非正常停機更換，耽誤用戶正常的生產安排，不但造成時間的浪費，而且影響生產產能。

銅螺母的報廢主要有以下幾個方面的原因：1)磨損量達到預設磨損量；2)銅螺母軸向開裂(見附圖1)和旋向開裂(見附圖2)；3)斷齒。易磨損主要與材料的硬度有關系，硬度較低，材料易磨損，而開裂一方面是由于材料的塑性差，更重要的是與材料的力學性能不均勻有著重要的關系，因此，力學性能的不均勻在銅螺母牙齒承受擠壓應力、剪切應力、彎曲應力時在強度薄弱處開裂，斷齒的原因與開裂相近，因此，銅螺母具有優良塑性的同時具有高的強度、硬度且力學性能均勻是當前銅螺母需要改進的問題。

當前生產銅螺母的銅合金牌號一般為國標ZCuZn26Al4Fe3Mn3，材料的抗拉強度一般在600MPa左右，屈服強度在300MPa左右，硬度在130HB左右，延伸率在13％左右，一方面因強度、硬度較低，使得現有的銅合金耐磨性較差，使用壽命只能維持在1年左右，另一方面，因銅螺母為鑄造出成品，不存在后續的擠壓加工等，因此，在工藝控制不當的情況下就會導致基體內存在氣孔、相組成控制不合理等導致力學性能不均勻、銅螺母綜合性能差等問題。

因此，針對當前銅螺母存在的問題，需要對其性能進行改進。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對現有技術現狀提供一種力學性能均勻且在具有優良塑性的同時具有高的強度、硬度的銅螺母。

本發明解決第一個技術問題所采用的技術方案為：一種銅螺母，其特征在于由以下質量百分組成，Cu：56～63wt％，Al：2.5～6.5wt％，Fe：1.5～4.5wt％，Mn：1.5～4.5wt％，余量為Zn和不可避免的雜質，銅螺母的微觀組織含有基體相β相、α相以及富含Fe的K相。

Cu為銅螺母的主要元素，本申請將Cu的含量控制在56～63wt％，相比較于ZCuZn26Al4Fe3Mn3銅含量降低，相應地Zn含量提高，一方面，Cu含量降低有利于基體相β相的增加，提高基體的強度、硬度，提高耐磨性，另一方面，Cu含量降低有利于降低銅螺母的成本，但β相的含量過高會使得銅螺母的塑性降低，因此本申請將Cu的含量控制在56～63wt％。

Al大量溶于黃銅中且鋅當量系數高，將顯著縮小α相區，增加β相數量，并能夠穩定黃銅的β相防止脆性γ析出，在提高銅螺母強度、硬度、耐蝕性的同時稍微降低塑性，為了實現銅螺母的強度而保證銅螺母具有較高的延伸率，將Al的含量控制在2.5～6.5wt％。