[发明专利]一种高性能大尺寸铍铜管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材加工方法，特别是一种高性能大尺寸铍铜管材的制备方法。

背景技术

铍铜合金是一种析出硬化型合金，它是机械性能、物理性能、化学性能及抗蚀性能良好结合的唯一有色合金，具有高强度、高硬度、高导电性、高弹性、耐磨、耐疲劳、抗腐蚀性及弹性滞后小等特点， 还具有良好的铸造性能、非磁性和冲击时无火花放电性能。

由于铍铜合金具备许多优异性能，它的应用越来越广泛，已经成为国民经济建设中不可缺少的重要工业材料。国外铍铜合金主要应用于汽车电器制造、计算机和电讯行业。此外，铍铜合金在航空航天、电子仪器、海底电缆、家用电器、机械、石油、煤炭等行业也有着广泛的应用。

铍铜的显微组织均匀性和晶粒度大小是决定铍铜管材性能的重要参数。平均晶粒度越细小均匀，越有利于提高铍铜产品的机械性能和表面耐磨性能，同时可以保证铍铜管材尤其是大尺寸管材的变形均匀性，最终可以获得高性能、高精度和大尺寸的管材产品。

然而，由于铍的一些特性，在铜中加入少量铍后，与常规铜合金（如紫铜、黄铜等）相比其性质发生巨大改变，具体表现为硬态效应明显，非常难以轧制或挤压加工，热处理工艺控制极为敏感。如果控制稍微不当，就会造成加工或热处理过程中的管材严重变形，这样只有通过加大壁厚尺寸，最后通过机械加工的办法车削至最终尺寸，以保证精度要求。

铍铜管材的制备方法主要是典型的铸坯挤压法和轧制法，同时结合淬火和时效热处理工艺。通过此工艺可以获得各种性能和尺寸的铍铜管材，如《铍铜管的制造方法》，专利申请号200410084660.9、《一种铍青铜合金及管材》，专利申请号201010144758.4，但这些专利基本上都是制备一些抗拉强度500MPa左右的典型性能和长度在1米以下的常规尺寸的铍铜管材。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用严密的组合工艺技术，精确控制加工工艺以及工序间的热处理工艺，控制铍铜微观金相组织结构的均匀性和晶粒细小的一种高性能大尺寸铍铜管材的制备方法。

为实现上述技术方案，本发明的技术方案是：一种高性能大尺寸铍铜管材的制备方法，包括步骤：

a）铍铜的铸锭：按铍铜管材要求的成分，将铍铜母合金锭和高纯电解铜锭及其它微量元素加入真空熔炼炉中，抽真空，加热至熔化后，搅拌使合金熔液充分脱气并使合金中各成分均匀，保温20～40分钟，然后在真空炉内浇注，冷却至室温后，将铸锭从真空熔炼炉中取出；

b）对上述铸锭进行均匀化热处理，使铸锭内部组织均匀化；

c）钻孔、开坯：对上述均匀化热处理后的铸锭表面进行机械加工，将铸锭表面车成规整的圆柱状、两端车平，然后在铸锭中心钻通孔后挤压开坯；

d）对上述挤压开坯后的管坯进行淬火热处理；

e）表面加工：对淬火热处理后毛坯外圆表面车削，以提高其外圆表面的光洁度,然后采用超声清洗加工后的毛坯，获得清洁的坯锭表面；

f）轧制：对上述管坯进行冷轧至产品要求的尺寸；

g）使用矫直机对上述铍铜管进行矫直，满足产品的弯曲度的要求；

h）对矫直后的铍铜管材进行时效热处理；

i）对热处理后的铍铜管材表面钝化处理，以防止表面氧化。

j）最后对产品管材进行无损探伤、壁厚测定合格的为最终产品。

上述步骤a）中的真空熔炼炉为真空感应电炉，真空度达到1×10^-3Pa以上，加热至熔化温度为980～1120℃，搅拌装置为磁力搅拌装置。

上述步骤b）的均匀化热处理是将铸锭放入真空炉中，充入氮气加热至380～480℃，加热速率为10℃/分钟，保温2小时后自然冷却至室温。

上述步骤c）的开坯工艺中，挤压开坯的速度为0.2～0.5米/分钟，挤压比2:1～3:1。

上述所述步骤d）的淬火处理为：将挤压开坯后的管坯加热至740～820℃，保温2小时，然后置入水槽中进行淬火热处理，水槽中的水温保持在30～50℃之间。

上述步骤f）的轧制使用四辊轧机对坯料进行冷轧；轧制进料量3～7毫米/次，第一道次加工率为20%～25%，第二道次加工率为16%～18%，道次之间对轧制的铍铜管进行淬火处理，两次淬火间道次加工率不超过50%。 

上述步骤h）的时效处理是采用带机械抽真空（真空度1×10^-1Pa）的台车炉，时效温度保持在280～360℃之间，保温2～4小时，时效期间充入氮气保护管材表面，时效处理完毕空冷至室温。