[发明专利]一种高耐磨性的辊用铜合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高耐磨性的辊用铜合金及其制备方法，包括如下重量百分比的各组分:11％～15.5％Al、2％～7％Fe、余量为铜；制备方法，包括如下步骤：S1:按照各组分的重量百分比进行配料制成原料、S2：一定温度下在熔炼炉中进行熔炼得到合金液、S3:将S2中的合金液保温一段时间，然后随炉冷却至室温，使用模具浇注成坯锭。本发明通过调整添加Al、Fe的重量百分比，确定一个合适的添加范围，在此范围下Al元素的加入通过固溶强化使得铜合金的强度、硬度得到提高，且提升合金的流动性，利于合金的铸造生产。Fe元素的加入可以细化晶粒，提高铜合金的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种辊用铜合金的制造领域，更具体的是涉及一种高耐磨性的辊用铜合金及其制备方法。

背景技术

纯铜作为一种具备导电导热性的金属材料，其密度大约为8.9g/cm3,熔点高达1083℃，它在物理性能方面不仅具有优良的导热导电性，而且具备良好的延展性能，在化学性能方面也具有较好的耐蚀性，但是纯铜的强度比较低，为满足实际应用时对材料强度和导电率所需的综合要求，需要对铜进行强化处理。铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。铜合金因为具有良好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域，成为现代化工业技术发展的基础。但普通的铜及铜合金也存在明显的缺陷，就是力学性能不佳。为了克服这一缺陷，现有技术提出在纯铜中加入适量的镍、锰、铁元素形成新型的铜合金。

辊用铜合金对合金的耐磨性要求较高，现有耐磨铜合金通过添加铅元素来提高铜合金的力学性能，但含铅的零部件在生产和使用过程中会造成严重的环境污染，危害人体健康，美国、欧盟等相继出台相关法律法规对含铅元素的产品进行控制，因此需要在保证无铅元素的前提下通过调整添加合金元素的种类和比例以此提高合金的耐磨性。

发明内容

为解决现有技术的不足，提供一种高耐磨性的辊用铜合金及其制备方法。

一种高耐磨性的辊用铜合金，包括如下重量百分比的各组分:11％～15.5％Al、2％～7％Fe、余量为铜。

一种高耐磨性的辊用铜合金的制备方法，包括如下步骤：

S1:按照各组分的重量百分比进行配料制成原料；

S2：将原料在一定温度下于熔炼炉中进行熔炼得到合金液；

S3:将S2中的合金液保温一段时间，然后随炉冷却至室温，使用模具浇注成坯锭；

S4:将S3中制备的坯锭在始锻温度为930～950℃，终锻温度为830～840℃的加热温度，锻造后空冷至室温；

S5:采用电阻炉对合金进行均匀化处理制成半成品；

S6:将半成品进行机械加工至成品。

优选的，所述S2中一定温度为1180℃～1190℃。

优选的，所述S2中熔炼炉为真空熔炼炉。

优选的，所述S3中保温时间为2.5h。

优选的，所述S3中模具为铜制模具。

有益效果：

(1)本发明通过调整添加Al、Fe的重量百分比，确定一个合适的添加范围即11～15.5％Al、2～7％Fe，在此范围下Al元素的加入通过固溶强化使得铜合金的强度、硬度得到提高，且提升合金的流动性，利于合金的铸造生产。Fe元素的加入可以细化晶粒，提高铜合金的力学性能，形成铁质点，在铁质点轴为形成少量的疏松所形成的“空穴效应”，可以适当提高材料的切削性能。

(2)利用本发明生产的铜辊擦拭器，经过严格的测试得到，最大轧制速度可达800mpm，最大轧制力800吨，在线使用压力为20～30bar，转速最高可达2300r/min，在线使用温度达到120℃。