專利名稱：一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金管材領(lǐng)域，具體涉及一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法。
背景技術(shù)：
含鉛銅合金之所以具有好的切削性能和減摩耐磨性能，主要是由于鉛在銅合金中以單項存在，在切削時起到良好的斷屑作用；在摩擦摩損環(huán)境下，由于鉛的剪切強度非常低，銅合金零件表面的鉛使得含鉛銅合金的摩擦系數(shù)比較低，所以，鉛元素在黃銅合金中較普遍使用。
然而鉛是嚴重危害人類壽命與自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一，合金中的鉛在使用過程中極易從基體中侵出或脫出，工業(yè)廢品中的含鉛則滲入地下水系統(tǒng)，各種形式的鉛通過各種途徑進入動物或人的食物鏈，危害人類的健康，影響環(huán)境。
由上可知，開發(fā)無鉛銅合金成為了當今金屬材料行業(yè)所面臨的重大課題，也是響應(yīng)世界循環(huán)經(jīng)濟(EHS計劃)要求的重要工作。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，利用本發(fā)明在不提高成本的基礎(chǔ)上既滿足了無鉛環(huán)保性能的要求的同時，又能保證了材料在應(yīng)用中對切削性能及機械物理性能的要求。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的硅，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的娃，占合金管總重量0.05%的招,余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的硅，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，由以下組份組成:占合金管總重量52.5%的銅，占合金管總重量1.25%的硅，占合金管總重量0.275%的鋁，余量為鋅。
優(yōu)選地，銅為 電解銅。
本發(fā)明提供的一種新型無鉛銅基合金管的制備方法，包括以下步驟:
I)按照配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，待完全熔化后保溫至1100度；
2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm;
3)保溫1-1.5小時后，用光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行成分檢驗，確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；
4)進一步保溫至50-60分鐘后，重新升溫至1200度，開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法造成外徑為200mm,內(nèi)徑為150mm,長度為550mm的空心毛還合金管材；
5)擠壓前退火，用箱式退火爐對合金管進行退火處理:退火溫度為300-350度，退火時間為1.5-2小時，使合金管的硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；
6)用銅錠統(tǒng)床對退火后的毛還合金管材進行表面加工,加工為表面外徑為190mm,內(nèi)徑為155mm,長度為500mm的合金管；
7)擠壓，采用2500噸單動擠壓機擠壓，合金錠的加熱溫度為180-200度，擠壓溫度為400度,擠壓速度為15mm/s,多次擠壓后合金管的外徑為185mm,公差為+/-1mm,內(nèi)徑為165mm,公差為 +/-1mm ；
8)成品退火，用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理；退火溫度為100-200度，退火時間為1.5-2小時。
9)探傷，將退火處理后的合金管進行探傷，探傷比例為100% ；
10)將探傷合格的產(chǎn)品切割為長度300_的成品包裝入庫。
進一步地，步驟3)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
進一步地，步驟3)中的成分檢驗次數(shù)為3-6次。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，其利用硅和鋁元素替代了鉛元素在銅合金中形成彌散分布的單獨相，形成的這些相使本發(fā)明在切削時起到斷屑作用，從而改善了銅合金的切削加工性能，而且還符合環(huán)保健康標準。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
實施例1
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量0.05%的鋁，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時后，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次檢驗，來確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm± Imm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對毛坯合金管材進行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時間為1.5-2小時，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對上述退火后的合金管材進行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動擠壓機擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進行成品退火處理,用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時間為1.5-2小時；最后探傷，將退火完成的銅管進行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長度300mm±lmm的成品進行包裝入庫。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管切削性能好，可加工性好，耐磨性好，且制備工藝簡單，成本低，不會對環(huán)境造成污染。
實施例2
一種含硅與鋁的銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的娃，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時后，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次檢驗，來確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm±lmm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對毛坯合金管材進行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時間為1.5-2小時，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對上述退火后的合金管材進行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動擠壓機擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進行成品退火處理，用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時間為1.5-2小時；最后探傷，將退火完成的銅管進行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長度300mm±lmm的成品進行包裝入庫。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管改善了黃銅的切削加工性能，其生產(chǎn)工藝簡單、成本較低、且不會對環(huán)境造成污染。
實施例3
占合金管總重量52. 5%的銅，占合金管總重量1.25%的娃，占合金管總重量0.275%的招，余量為鋅。
按照上述配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，完全熔化后保溫至1100度；用石墨棒將完全熔化后的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，其厚度約為10-15cm ;保溫1-1.5小時后，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次檢驗，來確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；進一步保溫50-60分鐘后，重新升溫至1200度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm±lmm,內(nèi)徑為150mm± Imm,長度為550mm± Imm的空心毛坯合金管材；用箱式退火爐對毛坯合金管材進行退火處理，且退火溫度為300-350度，退火時間為1.5-2小時，使其硬度下降至60-70HB，以便于擠壓；用銅錠銑床對上述退火后的合金管材進行表面加工，加工為表面光潔直徑為190mm±lmm，內(nèi)徑為155mm± Imm,長度為500mm±lmm的合金管；將表面加工后的合金管用2500噸的單動擠壓機擠壓:其中，合金錠的溫度為180-200度，擠壓溫度為400度，擠壓速度為15mm/s，進行多次擠壓后，該合金管的外徑為185mm± Imm,內(nèi)徑為165mm± Imm ;之后進行成品退火處理,用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理:退火溫度為100-200度，退火時間為1.5-2小時；最后探傷，將退火完成的銅管進行探傷，探傷比例為100%，并將探傷合格的產(chǎn)品切割為長度300mm±lmm的成品進行包裝入庫。
與現(xiàn)有的含鉛合銅基合金管相比，本實施例提供的一種含硅與鋁的銅基合金管改善了黃銅的切削加工性能，其生產(chǎn)工藝簡單、成本較低、且不會對環(huán)境造成污染。
本發(fā)明提供的一種含硅與鋁的銅基合金管以及現(xiàn)有的含鉛合金管的機械性能如表I所示。
表I新型無鉛銅基合金管性能
權(quán)利要求
1.一種含硅與鋁的銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的娃，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量50%的銅，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量0.05%的鋁，余量為鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量55%的銅，占合金管總重量1.5%的娃，占合金管總重量0.5%的鋁，余量為鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量52.5%的銅，占合金管總重量1.25%的硅，占合金管總重量0.275%的鋁，余量為鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，銅為電解銅。
6.一種如權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的新型無鉛銅基合金管的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)按照配比將電解銅、硅、鋁、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1200度，待完全熔化后保溫至1100度； 2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm; 3)保溫1-1.5小時后，用光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行成分檢驗，確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)； 4)進一步保溫至50-60分鐘后，重新升溫至1200度，開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法造成外徑為200mm,內(nèi)徑為150mm,長度為550mm的空心毛還合金管材； 5)擠壓前退火，用箱式退火爐對合金管進行退火處理:退火溫度為300-350度，退火時間為1.5-2小時，使合金管的硬度下降至60-70HB，以便于擠壓； 6)用銅錠銑床對退火后的毛坯合金管材進行表面加工，加工為表面外徑為190mm，內(nèi)徑為155mm,長度為500mm的合金 管； 7)擠壓，采用2500噸單動擠壓機擠壓，合金錠的加熱溫度為180-200度，擠壓溫度為400度,擠壓速度為15mm/s,多次擠壓后合金管的外徑為185mm,公差為+/-1mm,內(nèi)徑為165mm,公差為 +/-1mm ； 8)成品退火，用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理；退火溫度為100-200度，退火時間為1.5-2小時； 9)探傷，將退火處理后的合金管進行探傷，探傷比例為100%； 10)將探傷合格的產(chǎn)品切割為長度300_的成品包裝入庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6要求所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，步驟3)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6要求所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，步驟3)中的成分檢驗次數(shù)為3-6次。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含硅與鋁的銅基合金管及其制備方法，該合金管由以下組份組成占合金管總重量50-55%的銅，占合金管總重量1-1.5%的硅，占合金管總重量0.05-0.5%的鋁，余量為鋅。本發(fā)明利用硅和鋁元素替代了鉛元素在銅合金中形成彌散分布的單獨相，形成的這些相使本發(fā)明在切削時起到斷屑作用，從而改善了銅合金的切削加工性能，而且還符合環(huán)保健康標準。
文檔編號C22C9/04GK103194643SQ201310123448
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者孫飛, 趙勇 申請人:蘇州金倉合金新材料有限公司