專利名稱：一種銅鎳錫合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于銅合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種銅鎳錫合金制備方法。
背景技術(shù)：
銅鎳錫合金因具有高的強(qiáng)度、彈性、優(yōu)良的導(dǎo)電穩(wěn)定性及熱應(yīng)力松弛性能等優(yōu)點(diǎn)， 而深受人們的青睞，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的新一代高強(qiáng)度、高彈性、高性能銅合金。但是， 由于銅鎳錫合金中Sn含量過高，在熔煉鑄造過程中存在嚴(yán)重枝晶偏析和Sn的反偏析，使其加工性能差、產(chǎn)品性能不均勻、表面質(zhì)量差，在加工變形前需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高溫退火，即均勻化處理(通常需要保溫25 30小時(shí))，能源消耗大、工藝流程長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、不利于工業(yè)化生產(chǎn)。如國(guó)內(nèi)的發(fā)明專利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔煉，鑄態(tài)組織中還存在成分不均勻現(xiàn)象，故需要進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間的均勻化處理。此外，國(guó)內(nèi)外一些專利在銅鎳錫合金的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，以改善合金鑄態(tài)組織成分不均勻和合金的某些性能。例如國(guó)內(nèi)專利CN200410053071采用噴射沉淀成型法生產(chǎn)Cu-15Ni-8Sn-3. 5Y合金，該專利通過此法制備的銅鎳錫合金成分偏析較小，合金的性能良好，但是，該方法難以實(shí)現(xiàn)銅鎳錫合金板帶材的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。專利CN03151047、 CN101517105A,分別在Cu-15Ni-8Sn合金中添加適量的Ti元素和利用燒結(jié)的方法制備銅鎳錫合金，可以有效的改善該合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和強(qiáng)度，但此類銅鎳錫合金主要應(yīng)用于鑄造滑動(dòng)軸套。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種節(jié)省能源、縮短工藝、提高生產(chǎn)效率的銅鎳錫合金制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的銅鎳錫合金的制備方法，具體步驟如下1)熔煉鑄錠 將合金在熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉、保溫、除氣、除渣，然
后進(jìn)行鑄錠；
2)固溶處理鑄錠在通有保護(hù)性氣體的加熱爐中加熱到800-900°C，保溫2-5小時(shí)后進(jìn)行水冷；
3)粗軋將經(jīng)過固溶處理的合金進(jìn)行80-85%的粗軋變形；
4)中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進(jìn)行中間退火，退火溫度為 600-700°C，保溫4-10小時(shí)后進(jìn)行隨爐冷卻；
5)冷軋將中間退火的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率50-60%；
6)時(shí)效處理冷軋后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為350-400°C，保溫時(shí)間為6-8h， 冷卻方式為空冷；
7)冷軋將經(jīng)過時(shí)效處理的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率25-30%。
進(jìn)一步，步驟1)的熔煉鑄錠步驟具體為將電解銅和鎳一起放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫5 lOmin，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，保溫IOmin 后，加入烘干的Cu-P中間合金、Zn, Sn,充分?jǐn)嚢?、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為 12000C -1250°C。本發(fā)明的銅鎳合金錫合金的制備方法在熔煉鑄錠后進(jìn)行高溫短時(shí)間固溶處理，可使合金內(nèi)的富Sn相固溶到銅基體內(nèi)，消除在鑄造過程中產(chǎn)生的脆性相NixSrv使得合金具有良好的塑性，有利于后續(xù)的加工。此外，在固溶處理后直接粗軋，省去了現(xiàn)有制備方法中的均勻化處理、熱軋工序，從而節(jié)省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的銅鎳錫合金制備方法的流程框圖； 圖2為本發(fā)明的合金經(jīng)固溶處理后的金相照片之1 ；
圖3為本發(fā)明的合金經(jīng)固溶處理后的金相照片之2 ； 圖4為本發(fā)明的合金經(jīng)固溶處理后的金相照片之3 ； 圖5為合金經(jīng)均勻化處理后的金相照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明的銅鎳錫合金制備方法，具體步驟為
1.熔煉鑄錠采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。合金的加入順序?yàn)殡娊忏~、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分?jǐn)嚢琛㈧o置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護(hù)性氣體的加熱爐中進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為 8000C，保溫時(shí)間為2-證，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經(jīng)過固溶處理的合金進(jìn)行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進(jìn)行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時(shí)間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時(shí)效處理冷軋后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為350-400°C，保溫時(shí)間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時(shí)效處理的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率25-30%。經(jīng)過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50μπι金相照片如圖2所示。 實(shí)施例2
1.熔煉鑄錠采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。合金的加入順序?yàn)殡娊忏~、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分?jǐn)嚢?、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護(hù)性氣體的加熱爐中進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為 8500C，保溫時(shí)間為2-5h，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經(jīng)過固溶處理的合金進(jìn)行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進(jìn)行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時(shí)間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時(shí)效處理冷軋后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為350-400°C，保溫時(shí)間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時(shí)效處理的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率25-30%。經(jīng)過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50μπι金相照片如圖3所示。 實(shí)施例3
1.熔煉鑄錠采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。合金的加入順序?yàn)殡娊忏~、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分?jǐn)嚢?、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護(hù)性氣體的加熱爐中進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為 9000C，保溫時(shí)間為2-證，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經(jīng)過固溶處理的合金進(jìn)行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進(jìn)行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時(shí)間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時(shí)效處理冷軋后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為350-400°C，保溫時(shí)間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時(shí)效處理的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率25-30%。經(jīng)過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50 μ m金相照片如圖4所示?，F(xiàn)有的銅鎳錫合金制備方法在銅鎳錫合金鑄錠經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的均勻化退火后，合金中仍存有NixSny化合物(如圖5所示)，會(huì)使合金脆化，導(dǎo)致合金的邊部開裂。而合金通過高溫短時(shí)間固溶處理后，可使合金內(nèi)的富Sn相固溶到銅基體內(nèi)，消除在鑄造過程中產(chǎn)生的脆性相MxSny (如圖2-4所示)，解決銅鎳錫合金鑄態(tài)組織中粗大的樹枝狀晶，成分偏析嚴(yán)重等問題，更重要的是省去了加工過程中的熱軋和均勻化退火工序，節(jié)省了能源、縮短了工藝、提高了生產(chǎn)效率，為工業(yè)化生產(chǎn)節(jié)省生產(chǎn)成本。同時(shí)得到的銅鎳錫合金與同系列的其他合金相比，強(qiáng)度更高，塑性更好，與此同時(shí)，彈性也大大提高，適用于銅鎳錫合金的短流程加工。表1為本發(fā)明的方法與現(xiàn)有制備方法對(duì)比，由表1可知本發(fā)明縮短工藝2個(gè)，具有高效、節(jié)能、短流程特點(diǎn)。
表1.合金制備工藝步驟個(gè)數(shù)對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種銅鎳錫合金的制備方法，具體為1)熔煉鑄錠將合金在熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉、保溫、除氣、除渣，然后進(jìn)行鑄錠；2)固溶處理鑄錠在通有保護(hù)性氣體的加熱爐中加熱到800-900°C，保溫2-5小時(shí)后進(jìn)行水冷；3)粗軋將經(jīng)過固溶處理的合金進(jìn)行80-85%的粗軋變形；4)中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進(jìn)行中間退火，退火溫度為 600-700°C，保溫4-10小時(shí)后進(jìn)行隨爐冷卻；5)冷軋將中間退火的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率50-60%；6)時(shí)效處理冷軋后的合金進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為350-400°C，保溫時(shí)間為6-8h， 冷卻方式為空冷；7)冷軋將經(jīng)過時(shí)效處理的合金進(jìn)行冷軋，冷軋加工率25-30%。
2.如權(quán)利要求1所述的銅鎳錫合金的制備方法，其特征在于，步驟1)的熔煉鑄錠步驟具體為將電解銅和鎳一起放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫5 lOmin，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P中間合金、Zn、Sn， 充分?jǐn)嚢琛㈧o置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅鎳錫合金的制備方法，該制備方法由熔煉鑄造、固溶、粗軋、退火、冷軋、時(shí)效處理、冷軋等工序組成。本發(fā)明銅鎳錫合金的制備方法在熔煉和粗軋之間不需均勻化處理，直接經(jīng)過高溫短時(shí)間的固溶熱處理后，可使合金內(nèi)的富Sn相固溶到銅基體內(nèi)，消除在鑄造過程中產(chǎn)生的脆性相NixSny，使得合金獲得良好的塑性加工性能，有利于后續(xù)的加工。此外，在固溶處理后直接粗軋，省去了現(xiàn)有制備方法中的均勻化處理、熱軋工序，從而節(jié)省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C22F1/08GK102286714SQ20111023283
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者彭麗軍, 楊勝利, 柳瑞清, 柳羏, 肖翔鵬, 蔡薇 申請(qǐng)人:江西理工大學(xué)