[发明专利]一种高强度代铜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度代铜材料的制备方法，更为具体的是涉及一种能用于制作铜制及铜合金结构件的高强度、抗蠕变高铝锌基合金的制备方法。

背景技术

高强度代铜材料是在ZA合金的基础上添加一定量的其它有色金属，成本增加不大但综合性能已达到黄铜综合性能指标，用于取代铜制及铜合金结构件。此外，据测试黄铜密度为锌铝合金密度的1.68倍，即同样重量的锌铝合金体积是黄铜体积的1.68倍，可以比黄铜多生产1.68倍的产品，而近年来有色金属的价格逐年攀升，其中：铜45000元/吨、锌14700元/吨、铝14630元/吨，用高强度代铜材料取代铜及铜合金能够进一步节约成本。加之我国铜资源极度匮乏而锌、铝资源相对丰富，高强度代铜材料作为一种新型合金，由于其具有熔炼工艺简单、性能优良、原材料来源广、成本低、无污染等特点，到目前为止，合金代替铜及其铜合金已成功用于多种场合。但作为综合力学性能要求较高的结构件，现有技术制备的高强度代铜材料，在较高温度下其塑性、韧性均存在不足，使之应用受到限制，还不能较好、较广泛地用于作为铜制结构件及铜合金结构件的替代物。

发明内容

本发明的任务在于提供一种高强度代铜材料的制备方法。

其技术解决方案是：

一种高强度代铜材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)用电阻炉将石墨坩埚加热到700～740℃，向石墨坩埚中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后按比例再加入锌制成锌铝混合熔融液，上述铝与锌的用量配比以100重量份计，其中铝为35～40重量份，锌为60～65重量份；在上述锌铝混合熔融液中分别加入质量分数为2.5～3％的铜、0.2～0.5％的稀土铈、0.1～0.15％的锆和0.5～0.8％的铋，并缓慢搅拌；

(2)接步骤(1)用石墨钟罩向石墨坩埚内压入质量分数为0.1～0.5％的镁，然后把质量分数为0.1～0.2％的稀土氧化物，与锶盐变质剂覆盖在熔融液表面，待完全熔化后在740℃的温度下保持10～20分钟，并进行适当地搅拌；再加入C₂Cl₆除气剂除气，静置一段时间，扒渣浇铸；

(3)将步骤(2)获得的合金液注入金属模具或连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过金属模具浇注成φ16mm×200mm的合金试棒或通过连续铸造机拉铸形成棒材。

上述步骤还包括如下步骤：

(4)将步骤(3)获得的棒材锯切成代铜结构件所需规格的原材料。

上述步骤(1)中，上述铝与锌的用量配比中优选为铝38为重量份，锌为62重量份；加入质量分数优选为2.7％的铜，加入质量分数优选为0.3％的稀土铈，加入质量分数优选为0.12％的锆，加入质量分数优选为0.7％的铋；上述步骤(2)中，加入质量分数优选为0.2％的镁，加入质量分数优选为0.12％的稀土氧化物；上述步骤(3)中，通过连续铸造机拉铸形成直径为50mm～90mm的棒材。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明制取的高强度代铜材料，经常温力学性能测试，抗拉强度为378.9～604MPa，延伸率为0.6～4.8％，布氏硬度为147～153HB，维氏硬度为127～162HV。经高温力学性能测试，180℃时，抗拉强度为120～176MPa，，120℃时，抗拉强度为180～334MPa。经实践检验可完全代替铜质材料，用于制备铜制及铜合金结构件。

具体实施方式

参照试验例

一种锌铝合金的制备方法，用电阻炉将石墨坩埚加热到700℃，向石墨坩埚中加入铝块，融化后在铝液表面撒上覆盖剂保护，然后再加入锌制成锌铝混合熔融液，上述铝与锌的用量配比以100重量份计，其中铝为38重量份，锌为62重量份；在上述锌铝混合熔融液中分别加入质量分数为2.7％的铜并缓慢搅拌。接着用石墨钟罩向上述石墨坩埚内压入质量分数为0.2％的镁，与锶盐变质剂，待完全熔化后在740℃的温度下保持10分钟，并进行适当地搅拌；再压入C₂Cl₆除气剂，静置一段时间，扒渣浇铸获得合金液。然后将合金液注入金属模具或连续铸造机型口，经冷凝器冷却，通过金属模具浇注成φ16mm×200mm的合金试棒或拉铸成直径为50mm、70mm或90mm等的棒材；再将棒材进行均匀化热处理，之后将棒材进行锯切及机械加工成所需要尺寸规格的型材，即试样1。

实施例1