本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水槽。
背景技術(shù)：
水槽是廚房心臟，是櫥柜安裝的不可缺少的一部分，廚房內(nèi)各類用品中水槽的使用率最高，在飯前準(zhǔn)備和飯后清理工作中，大部分時間直接與水槽使用相關(guān)?，F(xiàn)代廚房中的水槽往往是采用不銹鋼材為原材料進(jìn)行生產(chǎn)的，不銹鋼材質(zhì)量輕便、性能穩(wěn)定且經(jīng)久耐用，通過精密加工可制成不同造型款式的水槽，能與各類廚房臺面配套使用。部分水槽在使用的過程中需要較好的散熱性能，但是現(xiàn)有的水槽大部分都是采用不銹鋼材料制造，不銹鋼的散熱性能不是很好，而如果金屬散熱較好的銅合金，現(xiàn)有的銅合金的性能不高，在保證散熱性能的同時，不能保證合金的機(jī)械強(qiáng)度，因此有必要對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種技能快速散熱，有具有較高機(jī)械強(qiáng)度的水槽。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種強(qiáng)度高，散熱好的水槽。
本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種水槽，所述水槽由銅合金制成，所述銅合金的成分按質(zhì)量百分比為：Sn1～2％，Ni1～2％，Si0.1～0.2％，Zn0.2～0.5％，Mn0.02～0.04％，Bi0.1～0.2％，Cr0.15～0.3％，Sc0.01～0.04％，Al2O30.5～3％，石墨2～3％，余量為Cu。
Zn在Cu中的固溶度為39.9％，Sn在Cu中固溶度為15.8％，而Ni可以與Cu無限互溶，它們與銅形成連續(xù)固溶體，具有寬闊的單相區(qū)，它們能夠明顯地提高銅的機(jī)械性能、耐蝕性能，Si可以有限固溶于銅，固溶度隨著溫度變化而激烈的變化，當(dāng)溫度從合金結(jié)晶完成之后開始下降時，它們在銅中的固溶度也開始降低，以金屬化合物或單質(zhì)形態(tài)從固相中析出，當(dāng)這些元素固溶于銅中，能夠明顯地提高其強(qiáng)度，具有固溶強(qiáng)化效應(yīng)，當(dāng)它們從固相中析出時，又產(chǎn)生了彌散強(qiáng)化效果，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能得到了恢復(fù)，加入Si既可以提高銅合金的強(qiáng)度又可以提高銅合金的導(dǎo)熱性能，少量的Mn可以作為脫氧劑，錳可以提高銅的強(qiáng)度，低錳銅合金具有高強(qiáng)和耐蝕性能，錳銅電阻溫度系很少，由于有同素異晶轉(zhuǎn)變，使銅錳合金固態(tài)下相變十分復(fù)雜，固相下具有調(diào)幅分解，變晶轉(zhuǎn)變等過程，使Cu合金具有耐沖擊的性能，加入的少量Sc元素使銅離子穿越氧化層的擴(kuò)散過程受到了很大抑制，從而可以大大降低氧化速度。添加稀土Sc的Cu合金，能使氧化膜的致密性和黏附性都得到提高，這是由于稀土Sc添加后細(xì)化了晶粒，而Cu-Cr合金晶粒細(xì)化可以增加保護(hù)性氧化膜的自愈合能力。這些結(jié)構(gòu)上的差異有效提高了基體金屬離子穿越氧化膜的阻力，有效地降低了氧化膜的生長速率；同時稀土Sc的添加，Cr顆粒容易在晶界處偏聚，當(dāng)有足夠的Cr沿晶界向反應(yīng)前沿快速擴(kuò)散傳遞時，利于生成Cr2O3保護(hù)膜。本發(fā)明是將銅合金的元素合理地配比，由于加入的元素會產(chǎn)生相反的強(qiáng)化效果，因此，必須要嚴(yán)格控制各元素的配比，才能在提高銅合金導(dǎo)熱性能的同時，提高銅合金的強(qiáng)度。
一種上述水槽的制備方法：包含步驟：
(1)配置原料，將除石墨粉以外的原料熔化后進(jìn)行粗煉、精煉，并通過氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉；
(2)篩選銅粉，加入石墨粉，與銅粉混合后先粉磨，然后HIP燒結(jié)得到合金錠；
(3)在850～950℃下將合金錠熱鍛成水槽坯件；
(4)將水槽坯件進(jìn)行分級固溶時效，最后經(jīng)機(jī)加工得水槽成品。
使用氮?dú)鈬姺奂夹g(shù)可以制得顆粒度較小的合金粉末，合金溶液氮?dú)庵品酆笈c石墨粉混合，兩者可以充分混合，有利于后期HIP燒結(jié)的進(jìn)行，不會出現(xiàn)元素偏析的情況。而使用HIP燒結(jié)可以保證個方向受壓平衡，得到的燒結(jié)產(chǎn)品晶粒比較均勻，同時有利于合金元素之間互溶，在較高的HIP燒結(jié)壓力下可以使用較低的溫度，不會產(chǎn)生晶粒異常長大的現(xiàn)象。后期經(jīng)過熱鍛可以重新打破晶界，配合分級固溶時效晶粒可以更加均勻細(xì)小，最終得到的產(chǎn)品強(qiáng)度高，由于合金的內(nèi)部的缺陷也較少有利于散熱的進(jìn)行，也具有較高的散熱性能。
進(jìn)一步地，步驟(1)中氮?dú)鈬姺酃に嚍椋旱獨(dú)鈮毫?.5～0.8Mpa，噴嘴口徑為3～5毫米，進(jìn)風(fēng)角度45～60°。
在氮?dú)庵品鄣倪^程中，氮?dú)獾膲毫χ苯記Q定了制粉的效果，如果壓力過大，會導(dǎo)致氮?dú)獍陬w粒中，而氮?dú)獾膲毫^小，制得的合金粉粒徑會比較大，不利于后期的混合，本制備方法使用合適的壓力配合噴嘴的口徑，制得的合金粉粒徑分布合理，有利于提高最終產(chǎn)品的性能。
進(jìn)一步地，步驟(2)中銅粉的粒徑級配為：75μm以下顆粒含量、75～90微米顆粒含量、90μm以上顆粒含量比值為5～10:70～80：15～20。
進(jìn)一步地，步驟(2)中的石墨粉粒徑為40～60μm。
由于銅粉的含量較高，銅粉與石墨粉的混合實(shí)質(zhì)上是石墨粉能不能充分均勻地混合在銅粉中，本質(zhì)被方法采用合理的粒徑級配配合合適的石墨粉粒徑，可以保證石墨粉均勻充分的分散在銅粉中，大大提高最終產(chǎn)品的散熱性能。
進(jìn)一步地，所述HIP燒結(jié)條件為：溫度900～950℃，壓力250～300Mpa，時間2.5～3h。
采用合適的HIP燒結(jié)壓力，可以保證在較低的燒結(jié)溫度下混合粉末能夠燒結(jié)完全，同時可以保證晶粒不會異常長大，保證了燒結(jié)完成后合金錠的性能。
進(jìn)一步地，所述步驟(3)中熱鍛中，熱鍛變形量為70～80％。
在熱鍛的過程中，如果變形量過大，在破壞原有晶粒的同時還會產(chǎn)生較大的缺陷，而變形量過小，不能破壞原有的晶粒，進(jìn)而后期的固溶時效處理就不會產(chǎn)生效果。
進(jìn)一步地，步驟(4)中分級固溶時效為：
(1)480～500℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)250～300℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)180～210℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
使用分級固溶時效主要是針對本發(fā)明不同的元素配比，使合金元素能夠充分固溶到Cu中，發(fā)揮合金元素的強(qiáng)化作用，并且在提高硬度的同時，減少合金中的應(yīng)力，減少使用過程中的變形和損壞。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
(1)采用合適的元素配比，充分發(fā)揮各元素的的強(qiáng)化作用，保證銅合金性能的最大化；
(2)使用優(yōu)化的制備方法，在制備過程中進(jìn)一步提高銅合金的性能，進(jìn)而提高最終水槽的散熱和力學(xué)性能。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
配置原料，成分按質(zhì)量百分比為：Sn1％，Ni％，Si0.1％，Zn0.2％，Mn0.04％，Bi0.1％，Cr0.3％，Sc0.01％，Al2O33％，石墨2％，余量為Cu，將石墨粉以外的原料在1150℃熔化；熔化后的熔液經(jīng)過粗煉、精煉；將得到的熔液使用氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉，氮?dú)鈮毫?.5Mpa，噴嘴口徑為5毫米，進(jìn)風(fēng)角度45°；篩選銅粉，得到銅粉的粒徑級配為75μm以下顆粒含量5％、75～90微米顆粒含量80％、余量為90μm以上顆粒，并將銅粉與粒徑為60μm的石墨粉混合后粉磨；將粉磨后的粉末在溫度900℃，壓力300Mpa下經(jīng)HIP燒結(jié)2.5h得到合金錠；在溫度850℃下，對合金錠進(jìn)行熱鍛，熱鍛變形量為70％；冷卻后，首先在500℃溫度下，保溫1.5h，鹽水冷卻；然后再250℃溫度下，保溫2h，水冷卻；最后在210℃溫度下，保溫3h，自然冷卻，機(jī)加工得到水槽。
實(shí)施例2
配置原料，成分按質(zhì)量百分比為：Sn1.5％，Ni1.2％，Si0.15％，Zn0.3％，Mn0.03％，Bi0.15％，Cr0.16％，Sc0.02％，Al2O30.5％，石墨2％，余量為Cu，將石墨粉以外的原料在1170℃熔化；熔化后的熔液經(jīng)過粗煉、精煉；將得到的熔液使用氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉，氮?dú)鈮毫?.6Mpa，噴嘴口徑為3毫米，進(jìn)風(fēng)角度45°；篩選銅粉，得到銅粉的粒徑級配為75μm以下顆粒含量10％、75～90微米顆粒含量80％、余量為90μm以上顆粒，并將銅粉與粒徑為45μm的石墨粉混合后粉磨；將粉磨后的粉末在溫度940℃，壓力280Mpa下經(jīng)HIP燒結(jié)2.8h得到合金錠；在溫度900℃下，對合金錠進(jìn)行熱鍛，熱鍛變形量為80％；冷卻后，首先在490℃溫度下，保溫1.8h，鹽水冷卻；然后再280℃溫度下，保溫2.5h，水冷卻；最后在200℃溫度下，保溫3h，自然冷卻，機(jī)加工得到水槽。
實(shí)施例3
配置原料，成分按質(zhì)量百分比為：Sn1.5％，Ni1.7％，Si0.2％，Zn0.2％，Mn0.04％，Bi0.1％，Cr0.3％，Sc0.01％，Al2O32％，石墨2％，余量為Cu，將石墨粉以外的原料在1200℃熔化；熔化后的熔液經(jīng)過粗煉、精煉；將得到的熔液使用氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉，氮?dú)鈮毫?.6Mpa，噴嘴口徑為4毫米，進(jìn)風(fēng)角度50°；篩選銅粉，得到銅粉的粒徑級配為75μm以下顆粒含量10％、75～90微米顆粒含量80％、余量為90μm以上顆粒，并將銅粉與粒徑為50μm的石墨粉混合后粉磨；將粉磨后的粉末在溫度920℃，壓力260Mpa下經(jīng)HIP燒結(jié)3h得到合金錠；在溫度900℃下，對合金錠進(jìn)行熱鍛，熱鍛變形量為80％；冷卻后，首先在500℃溫度下，保溫2h，鹽水冷卻；然后再300℃溫度下，保溫2h，水冷卻；最后在210℃溫度下，保溫3h，自然冷卻，機(jī)加工得到水槽。
實(shí)施例4
配置原料，成分按質(zhì)量百分比為：Sn2％，Ni1％，Si0.2％，Zn0.5％，Mn0.02％，Bi0.18％，Cr0.2％，Sc0.02％，Al2O32％，石墨2％，余量為Cu，將石墨粉以外的原料在1200℃熔化；熔化后的熔液經(jīng)過粗煉、精煉；將得到的熔液使用氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉，氮?dú)鈮毫?.7Mpa，噴嘴口徑為5毫米，進(jìn)風(fēng)角度50°；篩選銅粉，得到銅粉的粒徑級配為75μm以下顆粒含量8％、75～90微米顆粒含量75％、余量為90μm以上顆粒，并將銅粉與粒徑為50μm的石墨粉混合后粉磨；將粉磨后的粉末在溫度910℃，壓力260Mpa下經(jīng)HIP燒結(jié)2.8h得到合金錠；在溫度870℃下，對合金錠進(jìn)行熱鍛，熱鍛變形量為78％；冷卻后，首先在490℃溫度下，保溫1.6h，鹽水冷卻；然后再260℃溫度下，保溫3h，水冷卻；最后在200℃溫度下，保溫5h，自然冷卻，機(jī)加工得到水槽。
實(shí)施例5
配置原料，成分按質(zhì)量百分比為：Sn1.1％，Ni1.5％，Si0.18％，Zn0.3％，Mn0.03％，Bi0.15％，Cr0.2％，Sc0.02％，Al2O31％，石墨2％，余量為Cu，將石墨粉以外的原料在1180℃熔化；熔化后的熔液經(jīng)過粗煉、精煉；將得到的熔液使用氮?dú)鈬姺酃に囍频勉~粉，氮?dú)鈮毫?.6Mpa，噴嘴口徑為3毫米，進(jìn)風(fēng)角度45°；篩選銅粉，得到銅粉的粒徑級配為75μm以下顆粒含量7％、75～90微米顆粒含量78％、余量為90μm以上顆粒，并將銅粉與粒徑為47μm的石墨粉混合后粉磨；將粉磨后的粉末在溫度925℃，壓力270Mpa下經(jīng)HIP燒結(jié)2.7h得到合金錠；在溫度880℃下，對合金錠進(jìn)行熱鍛，熱鍛變形量為70％；冷卻后，首先在490℃溫度下，保溫2h，鹽水冷卻；然后再300℃溫度下，保溫2h，水冷卻；最后在180℃溫度下，保溫5h，自然冷卻，機(jī)加工得到水槽。
對比例1
本對比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅為銅合金的成分為普通合金。
對比例2
本對比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅為銅合金不經(jīng)過制粉、與石墨粉混合的步驟。
對比例3
本對比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅為粉磨后的粉末經(jīng)過普通的熱壓燒結(jié)成型。
對比例4
本對比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅為熱鍛過程中變形量為85％。
對比例5
本對比例與實(shí)施例1的區(qū)別僅為固溶時效為一步固溶時效。
表1實(shí)施例與對比例性能測試
通過對比可以看到，本發(fā)明提供的銅合金水槽具有更好的力學(xué)強(qiáng)度和散熱性能。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。