一種無鉛環保銅基合金管及其製造方法
2023-05-14 18:25:51 2
一種無鉛環保銅基合金管及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種無鉛環保銅基合金管及其製造方法，本發明的無鉛環保銅基合金管由以下重量百分數的組分組成：鋅1%～7%，錫0.5%～7%，矽0.5%～6%，磷0.05%～0.25%，錳0.01%～0.15%，餘量為銅。本發明採用連鑄連軋的生產工藝，省去了傳統生產工藝中坯錠處理和退火擠壓步驟，縮短了生產周期，提高了生產效率，大大降低了生產成本。本發明的合金管材採用矽元素替換傳統銅合金中的鉛元素，不含鉛，避免了由於鉛的使用所帶來的環境汙染，有利於環境保護，本發明提供的無鉛環保銅基合金管完全能夠取代含有鉛元素的錫青銅管材。
【專利說明】一種無鉛環保銅基合金管及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及合金管生產領域，尤其涉及一種無鉛環保銅基合金管，以及這種合金管的製造方法。
【背景技術】
[0002]現有的錫青銅材料為了實現其易切屑性能往往會添加鉛元素，含鉛的錫青銅具有較高的耐磨性和良好的可加工性，纖焊和焊接性能好，主要用於製造航空、汽車及其他工業部門中承受摩擦的零件並進行必要的焊接。但是由於鉛的特性，在進行熱加工時，極易產生熱脆性，因此只能進行冷加工，降低了合金管的可加工性，並且鉛對環境具有很大的危害，隨著環保意識的明顯提高，含鉛元素的青銅合金已經不能滿足國內外高端市場的要求。
【發明內容】
[0003]為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種不含鉛，可加工性強的環保銅基合金管，以及這種合金管的製造方法。
[0004]為實現上述發明目的，本發明所採用的技術方案如下:
[0005]一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅1%~7%，錫0.5%~7%,矽 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,錳 0.01% ~0.15%,餘量為銅。
[0006]進一步地，各組分的重量百分數配比如下:鋅2%~6%，錫1.5%~6%，矽1%~5%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,餘量為銅。
[0007]進一步地，各`組分的重量百分數配比如下:鋅3%~5%，錫2.5%~5%，矽2%~4%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,餘量為銅。
[0008]進一步地，各組分的重量百分數配比如下:鋅:4.5%，錫:4%，矽:3%，磷:0.2%，錳:
0.08%，餘量為銅。
[0009]進一步地，所述無鉛環保銅基合金管的製造方法，包含以下步驟:
[0010]I)按照配比將銅、磷、錫、鋅、矽、錳置於工頻電爐內，加熱至1250°C~1300°C完全熔化後，降溫至1200°C。
[0011]2)將完全熔化的合金液體充分攪拌後，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，並保溫。
[0012]3) 1200°C保溫1.2~1.5小時後，從電爐內取出樣品，採用直讀光譜儀對樣品進行三到五次成分檢驗，以確定其合金成分在規定範圍之內。
[0013]4)進一步保溫40~60分鐘後，重新升溫至1300°C，並開啟工頻電爐的振動裝置，採用連鑄連軋的方法生產合金管材。
[0014]5)用箱式退火爐對銅管進行退火處理。
[0015]6)將退火完成後的合金管材用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產品進行回爐。
[0016]更進一步地，步驟2)中所述攪拌採用石墨棒。[0017]更進一步地，步驟2)中所述石墨粉的厚度為11~13cm。
[0018]更進一步地，步驟4)中所述工頻電爐的振動裝置的振動頻率為I次/秒。
[0019]更進一步地，步驟4)中所述的合金管材的外徑為①55mm，內徑為OlOmm，長度為4000mmo
[0020]更進一步地，步驟5)中所述退火處理的退火溫度為200~300°C，退火時間為20~30分鐘。
[0021]採用以上技術方案，本發明將傳統鉛元素替換為矽元素，按照鋅、錫、矽、磷、錳、銅一定的成分配比，適當的溫度，通過連鑄連軋的生產工藝完成合金管材的生產，能夠完全取代含有鉛元素的錫青銅合金管材。並且本發明採用連鑄連軋的生產工藝，省去了傳統生產工藝中的坯錠處理和退火擠壓步驟。因此本發明不僅獲得了可替代現有含鉛錫青銅的無鉛環保合金材料，而且縮短了生產周期，提高了生產效率，大大降低了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明生產工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0024]實施例1，一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅:2%，錫:
0.5%，矽:4.5%，磷:0.25%，錳:0.01%，餘量為銅。其製造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:`
[0025]將各組分按配比稱好，並置於工頻電爐內加熱至1250°C熔化後，用石墨棒攪拌均勻，並在其上覆蓋12cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫I小時，檢測合金成分是否在規定範圍內，檢測完成併合格後，繼續保溫40分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，採用連鑄連軋的方法生產外徑為055mm，內徑為O IOmm,長度為4000mm的合金管材，在200°C下對金屬管材進行退火處理，退火時間為20分鐘，退火完成後用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產品進行回爐。
[0026]將所得無鉛環保銅基合金管進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結果如表1所示。
[0027]實施例2，一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅:1%，錫:7%，矽:1.5%，磷:0.1%，錳:0.1%，餘量為銅。其製造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0028]將各組分按配比稱好，並置於工頻電爐內加熱至1290°C熔化後，用石墨棒攪拌均勻，並在其上覆蓋Ilcm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.3小時，檢測合金成分是否在規定範圍內，檢測完成併合格後，繼續保溫50分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，採用連鑄連軋的方法生產外徑為055_，內徑為
OIOmm,長度為4000mm的合金管材,在260°C下對金屬管材進行退火處理,退火時間為25分鐘，退火完成後用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產品進行回爐。
[0029]將所得無鉛環保銅基合金管進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結果如表1所示。
[0030]實施例3，一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅:4.5%，錫:4%，娃:3%，磷:0.2%，錳:0.08%，餘量為銅。其製造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0031]將各組分按配比稱好，並置於工頻電爐內加熱至1300°C熔化後，用石墨棒攪拌均勻，並在其上覆蓋13cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.5小時，檢測合金成分是否在規定範圍內，檢測完成併合格後，繼續保溫60分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，採用連鑄連軋的方法生產外徑為Φ55_，內徑為Φ IOmm,長度為4000mm的合金管材,在300°C下對金屬管材進行退火處理,退火時間為30分鐘，退火完成後用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產品進行回爐。
[0032]將所得無鉛環保銅基合金管進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結果如表1所示。
[0033]實施例4，一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅:6%，錫:
5.5%，矽:6%，磷:0.05%，錳:0.05%，餘量為銅。其製造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0034]將各組分按配比稱好，並置於工頻電爐內加熱至1290°C熔化後，用石墨棒攪拌均勻，並在其上覆蓋Ilcm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.3小時，檢測合金成分是否在規定範圍內，檢測完成併合格後，繼續保溫40分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，採用連鑄連軋的方法生產外徑為Φ55_，內徑為Φ IOmm,長度為4000mm的合金管材,在250°C下對金屬管材進行退火處理,退火時間為30分鐘，退火完成後用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產品進行回爐。
[0035]將所得無鉛環保銅基合金管進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結果如表1所示。
[0036]實施例5，一種無鉛環保銅基合金管，由以下重量百分數的組分組成:鋅:7%，錫:2%，矽:0.5%，磷:0.15%，錳:0.15%，餘量為銅。其製造工藝流程如圖1所示，依次進行以下步驟:
[0037]將各組分按配比稱好，並置於工頻電爐內加熱至1300°C熔化後，用石墨棒攪拌均勻，並在其上覆蓋12cm厚的高純度鱗片狀石墨粉，防止氧化，保溫1.5小時，檢測合金成分是否在規定範圍內，檢測完成併合格後，繼續保溫50分鐘左右，重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒，採用連鑄連軋的方法生產外徑為Φ55_，內徑為Φ IOmm,長度為4000mm的合金管材，在280°C下對金屬管材進行退火處理，退火時間為25分鐘，退火完成後用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，合格品進行包裝運輸，不合格產品進行回爐。
[0038]將所得無鉛環保銅基合金管進行耐磨性及硬度試驗，測試其物理性能，所得結果如表1所示。
[0039]表1無鉛環保銅基合金管性能對比表
【權利要求】
1.一種無鉛環保銅基合金管，其特徵在於，由以下重量百分數的組分組成:鋅1%~7%，錫 0.5% ~7%，矽 0.5% ~6%，磷 0.05% ~0.25%,錳 0.01% ~0.15%,餘量為銅。
2.根據權利要求1所述的無鉛環保銅基合金棒，其特徵在於，各組分的重量百分數配比如下:鋅2%~6%，錫1.5%~6%，矽1%~5%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,餘量為銅。
3.根據權利要求1所述的無鉛環保銅基合金棒，其特徵在於，各組分的重量百分數配比如下:鋅3%~5%，錫2.5%~5%，矽2%~4%，磷0.05%~0.25%,錳0.01%~0.15%,餘量為銅。
4.根據權利要求1所述的無鉛環保銅基合金棒，其特徵在於，各組分的重量百分數配比如下:鋅:4.5%，錫:4%，矽:3%，磷:0.2%，錳:0.08%，餘量為銅。
5.一種無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，包含以下步驟: 1)按照配比將銅、磷、錫、鋅、矽、錳置於工頻電爐內，加熱至1250°C~1300°C完全熔化後，降溫至1200 C ； 2)將完全熔化的合金液充分攪拌後，在合金液上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，並保溫； 3)1200°C保溫1.2~1.5小時後，從電爐內取出樣品，採用直讀光譜儀對樣品進行三到五次成分檢測，以確定其合金成分在規定範圍之內； 4)進一步保溫40~60分鐘後，重新升溫至1300°C，並開啟工頻電爐的振動裝置，採用連鑄連軋的方法生產合金管材； 5)用箱式退火爐對銅合金管進行退火處理； 6)將退火完成後的合金管材用超聲波探傷儀對合金管進行裂痕及氣孔探傷，以挑出不合格產品進行回爐。
6.根據權利要求3所述的無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，步驟2)中所述攪拌採用石墨棒。
7.根據權利要求3所述的無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，步驟2)中所述石墨粉的厚度為11~13cm。
8.根據權利要求3所述的無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，步驟4)中所述工頻電爐的振動裝置的振動頻率為I次/秒。
9.根據權利要求3所述的無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，步驟4)中所述合金管材的外徑為OSSmm,內徑為①IOmm,長度為4000mm。
10.根據權利要求3所述的無鉛環保銅基合金管的製造方法，其特徵在於，步驟5)中所述退火處理的退火溫度為200~300°C，退火時間為20~30分鐘。
【文檔編號】C22C9/10GK103555991SQ201310589435
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】陸海榮, 孫飛, 趙勇 申請人:蘇州天兼金屬新材料有限公司