[发明专利]一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法

说明书

本发明公开了一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，先向坩埚底部加入冰晶石和硼砂和小部分原材料，随后将剩余合金原料加入坩埚内，在温度1100‑1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入冰晶石和硼砂，直至合金全部熔化；最后，将炉温升至1250‑1400℃精炼10‑15min后进行搅拌，并静置3‑5min后扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。本发明采用电磁搅拌工艺制备铜合金，不仅组织更加均匀细小、整体的耐腐蚀性，尤其抗晶间腐蚀性提高，且抗拉强度、耐磨性及延伸率等综合力学性能提高。

技术领域

本发明属于铜合金制备领域，尤其涉及一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法。

背景技术

铜合金因具有耐蚀、耐磨及传导性能在工程领域被广泛用于铸造泵阀体、螺旋桨、轴套轴瓦、接线金具等零部件，随着工程设备设计优化和综合性能的提升，制造业对铜合金铸件的性能要求也随之提高，如提高泵阀体的耐压指标、螺旋桨的断裂强度、轴套轴瓦的耐磨性和接线金具的传导性等，而传统铜合金铸件本体性能指标仅有单铸合金试样性能的40-60％水平，也就是传统的熔铸工艺并没有充分发挥铜合金材料的性能优势，从而造成大量铜合金零部件在工程服役环境下提前失效，严重影响了工程设备的安全运行。

因此，现亟需一种能制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的有效方法

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率的铜合金棒材或铸件的方法。

技术方案：本发明采用电磁搅拌工艺制备高强度、高延伸率铜合金棒材或铸件的方法，包括如下步骤：

(1)按铜合金组分含量配制原材料；

(2)向坩埚底部先加入部分覆盖剂以及尺寸不大于40mm×40mm×10mm的小部分原材料，该小部分原材料占原材料总量的3-8％，随后加入剩余的原材料，在温度1100-1250℃条件下进行熔化，并在合金熔化过程中不断加入覆盖剂，直至合金全部熔化；其中，覆盖剂总加入量为原材料重量的3-5％；

(3)将炉温升至1250-1400℃精炼10-15min后进行搅拌，再静置3-5min进行扒渣，随后将金属液体充入壳型或保温模具内，在电磁搅拌器中以频率5-50Hz、电流100-500A进行单向或双向连续电磁搅拌直至合金凝固，制得铜合金棒材或铸件。

本发明通过采用电磁搅拌工艺制备铜合金，电磁搅拌能够在铜合金降温凝固过程中施加电磁场进行搅拌以制备半固态浆料，同时由于洛伦兹力促使铜合金金属熔液运动，以减少柱状晶增加等轴晶率，使其铸态组织得到改善，进而获得综合力学性能优越，耐蚀性、耐磨性佳的铜合金棒材或铸件。

进一步说，本发明的铜合金可为铜锰合金、铜铝合金或铜镍合金。其中，铜锰合金的组分包括：Al 7.0-8.5％、Mn 11.5-14.0％、Fe 2.5-4.0％、Ni 1.8-2.5％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质。铜铝合金的组分包括：Al 8.5-9.5％、Mn 1.5-3.0％、Fe 3.5-4.5％、Ni 4.0-5.0％、Zn 0.1-0.3％、Cr 0.08-0.2％及余量铜和不可避免的杂质。铜镍合金的组分包括：Ni 14-16％、Sn 8.0-10％、Mn 0.5-1.5％、B 0.03-0.15％及余量铜和不可避免的杂质。