[发明专利]铜合金齿环基体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金材料及其制备方法，尤其涉及一种铜合金齿环基体材料及其制备方法。 

背景技术

同步器齿环是汽车变速箱中换挡用的汽车零部件，一般情况下材料为铜合金。目前，为改善齿环材料的切削性能，业内的铜合金齿环基体材料一般含有Pb，由于Pb是有毒的，被国际环保组织列入禁用物质之列，根据汽车行业《GB/T30512-2014》要求，高含量的Pb材料生产的零件是禁用的，即使是低含量的也必须进行申报，进出口也会被受阻；此外，目前的齿环材料含铜量较高，铜属于较贵的金属，因此，目前的齿环材料成本较高。 

  

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种无毒、低成本且强度较高的铜合金齿环基体材料及其制备方法。 

本发明一方面提供了一种铜合金齿环基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：Cu   55～61；Al   3.5～4.5 ；Mn   1.2～2.0；Si    0.7～1.3；Fe   0.5～1.1；Ni   3.6～4.5;余量为Zn。 

本发明另一方面提供了一种铜合金齿环基体材料的制备方法，其包括以下步骤： 

A，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料，加热熔化后浇注成型，得到Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金；

B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn的来料，将Cu的来料、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化后加Zn的来料，继续升温熔化后，调整元素组成至指定质量百分比，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：本发明提供的铜合金齿环基体材料无毒、成本低；此外，本发明提供的铜合金齿环基体材料强度及硬度较高。本发明提供的铜合金齿环基体材料的制备方法，通过Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金的制备，可有效降低高熔点元素熔点、提高熔化效率，降低成本。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。本发明对其加入量进行限定，只是便于本发明的实施，并不说明在本发明所限定的范围外不能实施。 

提供的铜合金齿环基体材料，其由以下质量百分比的元素组成：Cu   55～61；Al   3.5～4.5 ；Mn   1.2～2.0；Si    0.7～1.3；Fe   0.5～1.1；Ni   3.6～4.5;余量为Zn。 

其中，Al的加入可以增强材料的强度；Ni的加入可以提高材料的韧性；Mn、Si的加入可以形成高硬度的强化相，提高材料的强度。 

本发明提供的铜合金齿环基体材料的制备方法，其包括以下步骤： 

A，按照各元素组成质量百分比提供Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料，加热熔化后浇注成型，得到Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金；

B，按照各元素组成质量百分比提供Cu、Zn的来料，将Cu的来料、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化后加Zn的来料，继续升温熔化后，调整元素组成至指定质量百分比，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。

优选的，所述步骤A包括以下几个步骤： 

A1，提供按照各元素组成质量百分比提供的Al、Ni、Fe、Si、Mn的来料；

A2，将全部的Ni、Fe及部分的Al加热熔化；

A3，加入全部的Si及部分的Al，并加热熔化；

A4，加入全部的Mn，并加热熔化；

A5，加入剩余Al，并加热熔化。

通过将Al分步加入，可利用Al在加热熔化过程中放热的性质，降低能耗。具体的，所述步骤A1中加入1/5～1/4的A1，步骤A2中加入2/5～3/4的A1。 

更优化的，所述步骤A4中边Mn边加入冰晶石。冰晶石作为助熔剂可有效降低熔点。 

更优化的，在所述步骤A5之后，保持温度保持在1200～1350℃之间，保温20～30min。 

优选的，所述步骤B包括以下几个步骤： 

B1，将全部的Cu、Al-Ni-Fe-Si-Mn五元中间合金加热熔化；

B2，加入全部的Zn，继续升温熔化；

B3，升温到1100～1150℃，取样，调整元素组成至指定质量百分比；

B4，调整温度至1080～1100℃，浇注成型后得到所需的铜合金齿环基体材料。