[发明专利]一种铜镍锡合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铜合金材料加工技术领域,尤指一种铜镍锡合金制备方法。

 

背景技术

铜镍锡合金因具有高的强度、弹性、优良的导电稳定性及热应力松弛性能等优点，而深受人们的青睐，被认为是最具发展前景的新一代高强度、高弹性、高性能铜合金。但是，由于铜镍锡合金中Sn含量过高，在熔炼铸造过程中存在严重枝晶偏析和Sn的反偏析，使其加工性能差、产品性能不均匀、表面质量差，在加工变形前需进行长时间的高温退火，即均匀化处理（通常需要保温25～30小时），能源消耗大、工艺流程长、生产效率低、生产成本高、不利于工业化生产。如国内的发明专利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔炼，铸态组织中还存在成分不均匀现象，故需要进行高温长时间的均匀化处理。

此外，国内外一些专利在铜镍锡合金的基础上进行了一些改进，以改善合金铸态组织成分不均匀和合金的某些性能。例如国内专利CN200410053071采用喷射沉淀成型法生产Cu-15Ni-8Sn-3.5Y合金，该专利通过此法制备的铜镍锡合金成分偏析较小，合金的性能良好，但是，该方法难以实现铜镍锡合金板带材的产业化生产。专利CN03151047、CN101517105A，分别在Cu-15Ni-8Sn合金中添加适量的Ti元素和利用烧结的方法制备铜镍锡合金，可以有效的改善该合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和强度，但此类铜镍锡合金主要应用于铸造滑动轴套。

 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种节省能源、缩短工艺、提高生产效率的铜镍锡合金制备方法。

为实现上述目的，本发明的铜镍锡合金的制备方法，具体步骤如下：1）熔炼铸锭：将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣，然

后进行铸锭；

2）固溶处理：铸锭在通有保护性气体的加热炉中加热到800-900℃，保温2-5小时后进行水冷；

3）粗轧：将经过固溶处理的合金进行80-85%的粗轧变形；

4）中间退火：将粗轧后的合金装入热处理退火炉中，进行中间退火，退火温度为600-700℃，保温4-10小时后进行随炉冷却；

5）冷轧：将中间退火的合金进行冷轧，冷轧加工率50-60%；

6）时效处理：冷轧后的合金进行时效处理，时效温度为350-400℃，保温时间为6-8h，冷却方式为空冷；

7）冷轧：将经过时效处理的合金进行冷轧，冷轧加工率25-30%。

进一步，步骤1）的熔炼铸锭步骤具体为：将电解铜和镍一起放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温5～10min，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，保温10min后，加入烘干的Cu-P中间合金、Zn、Sn，充分搅拌、静置5～10min后出炉浇铸，浇铸温度为1200℃-1250℃。

本发明的铜镍合金锡合金的制备方法在熔炼铸锭后进行高温短时间固溶处理，可使合金内的富Sn相固溶到铜基体内，消除在铸造过程中产生的脆性相Ni_xSn_y，使得合金具有良好的塑性，有利于后续的加工。此外，在固溶处理后直接粗轧，省去了现有制备方法中的均匀化处理、热轧工序，从而节省了能源，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

 

附图说明

图1为本发明的铜镍锡合金制备方法的流程框图；

图2为本发明的合金经固溶处理后的金相照片之1；

图3为本发明的合金经固溶处理后的金相照片之2；

图4为本发明的合金经固溶处理后的金相照片之3；

图5为合金经均匀化处理后的金相照片。

 

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本发明的铜镍锡合金制备方法，具体步骤为：

1.熔炼铸锭：采用非真空感应电炉进行熔炼。合金的加入顺序为：电解铜、纯镍，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂（木炭）保温5～10min，经除气、除杂后，再覆盖10mm左右厚的灼烧木炭。保温10min后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分搅拌、静置5～10min后出炉浇铸，浇铸温度为1200℃-1250℃。

2. 固溶处理：铸锭在通有保护性气体的加热炉中进行固溶处理，固溶温度为800℃，保温时间为2-5h，冷却方式为水冷。

3. 粗轧：将经过固溶处理的合金进行80-85%的粗轧变形。