一種新型無鉛銅基合金管及其製備方法
2023-06-24 02:46:41
專利名稱：一種新型無鉛銅基合金管及其製備方法
技術領域：
本發明涉及合金管材領域，具體涉及一種新型無鉛銅基合金管及其製備方法。
背景技術：
鉛黃銅具有優良的冷加工性能和切削性，加之良好的機械物理性能，價格又低廉，而被廣泛地應用於儀器儀表、電子、電器、日用五金、供應水系統等行業。
然而鉛及其化合物是嚴重危害人類壽命與自然環境的化學物質之一，合金中的鉛在使用過程中極易從基體中侵出或脫出，工業廢品中的鉛則滲入地下水系統，以及各種形式的鉛通過各種途徑進入動物或人的食物鏈，危害人類健康，影響環境。
美國、日本、歐盟及各國都提出了相應的限制和禁止規定，自2006年7月I日起，出口這些國家和地區的電子電器產品和水暖、五金器材均應達到所要求鉛含量。故開發無鉛黃銅及其製品成為了當今金屬材料行業所面臨的重大課題。發明內容
本發明的目的在於提供一種新型無鉛銅基合金管及其製備方法，利用本發明在不提高成本的基礎上既滿足了無鉛環保性能的要求的同時，又能保證了材料在應用中對切削性能及機械物理性能的要求。
為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下:
—種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:佔合金管總重量50-54%的銅，佔合金管總重量0.5-1.5%的秘，佔合金管總重量2-3%的招，佔合金管總重量1-2%的錫，佔合金管總重量0.05-0.8%的磷，餘量為鋅。
優選地，由以下組份組成:佔合金管總重量50%的銅，佔合金管總重量0.5%的鉍，佔合金管總重量2%的鋁，佔合金管總重量1%的錫，佔合金管總重量0.05%的磷，餘量為鋅。
優選地，由以下組份組成:佔合金管總重量54%的銅，佔合金管總重量1.5%的秘，佔合金管總重量3%的鋁，佔合金管總重量2%的錫，佔合金管總重量0.8%的磷，餘量為鋅。
優選地，由以下組份組成:佔合金管總重量52%的銅，佔合金管總重量1%的秘，佔合金管總重量2.5%的招，佔合金管總重量1.5%的錫，佔合金管總重量0.375%的磷，餘量為鋅。
優選地，銅可以是電解銅。
本發明提供的一種新型無鉛銅基合金管制備方法，包括如下步驟:
I)按照配比將銅、鉍、錫、鋁、磷和鋅置於工頻電爐內，加熱至1200_1250°C，待完全熔化後保溫至1150°C ;
2)用石墨棒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，厚度 為12-15cm，並進行保溫，；
3)保溫1-1.5小時後，用光譜儀對從爐內取出的樣品進行成分檢驗，確定其合金成分在規定的範圍之內；
4)重新升溫至1200°C，開啟工頻電爐的振動裝置，並採用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm,內徑為100mm,長度為500mm的實心毛還合金管材；
5)用銅錠銑床對毛坯合金管進行表面加工，加工為直徑為195mm，內徑為105mm，長度為500mm的合金管；
6)退火，用箱式退火爐對合金管進行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時間為1-1.5小時；
7)擠壓，採用2000噸雙動擠壓機擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C,擠壓速度為4.5mm/s,擠壓後合金管直徑為155mm,內徑為120mm ；
8)切割和車削，將擠壓後的合金管材採用高精度切割機進行切割，切割成長度為500mm的合金管並去毛刺，用車床進行表面車削處理，使其直徑為150臟，內徑為125mm ；
9)包裝入庫。
進一步地，所述步驟3)中的成分檢驗次數為三次。
進一步地，所述步驟3)中的光譜儀為斯派克直讀光譜儀。
本發明的有益效果是:本發明採用鉍、鋁、錫、磷等多種元素添加到銅與鋅中，利用在熔煉過程中的金屬元素之間的相互作用使新的合金能夠取代含鉛的黃銅棒。在不提高成本的基礎上，既滿足了無鉛環保性能的要求的同時，又能保證了材料在應用中對切削性能及機械物理性能的要求。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明作進一步說明，但並非限制本發明的應用範圍。
實施例1
—種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:佔合金管總重量50%的銅，佔合金管總重量0.5%的鉍，佔合金管總重量2%的鋁，佔合金管總重量1%的錫，佔合金管總重量0.05%的磷，餘量為鋅。
按照上述配比將電解銅、鉍、錫、鋁、磷、鋅置於工頻電爐內，加熱至1200度-1250度完全熔化後保溫至1150度；然後用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌後，並在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為12-15cm，並進行保溫；保溫1-1.5小時後，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規定範圍之內；檢測後，將合金液體重新升溫至1200度，並開啟工頻電爐的振動裝置，採用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm±lmm，內徑為100mm± Imm,長度為500mm± Imm的實心毛還合金管材；用銅錠統床對毛還合金管進行表面加工，加工為表面光潔直徑為195mm土 1mm、內徑為105mm土 1mm,長度為500mm土 Imm的合金管；進行退火處理，用箱式退火爐對表面加工後的銅棒進行退火處理，且退火溫度為100-150度，退火時間為1-1.5小時；之後採用2000噸雙動擠壓機擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250度，擠壓溫度為300度，擠壓速度V=4.5mm/s,擠壓後銅棒的直徑為155mm±lmm,內徑為120mm±lmm的成品；最後切割和車削，即將擠壓而成的合金管材採用高精度切割機進行切割，切割成長度為500mm±lmm並去毛刺，用高精度車床進行表面車削處理，使其成為直徑是150mm±lmm,內徑為125mm±lmm的成品並包裝入庫。
與現有的含鉛合金管相比，切削性能好，可加工性好，耐磨性好，且製備工藝簡單，成本低，不會對環境造成汙染。
實施例2
一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:佔合金管總重量54%的銅，佔合金管總重量1.5%的鉍，佔合金管總重量3%的鋁，佔合金管總重量2%的錫，佔合金管總重量0.8%的磷，餘量為鋅。
按照上述配比將電解銅、鉍、錫、鋁、磷、鋅置於工頻電爐內，加熱至1200度-1250度完全熔化後保溫至1150度；然後用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌後，並在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為12-15cm，並進行保溫；保溫1-1.5小時後，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規定範圍之內；檢測後，將合金液體重新升溫至1200度，並開啟工頻電爐的振動裝置，採用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm，內徑為100mm，長度為500mm的實心毛坯合金管材；用銅錠銑床對毛坯合金管進行表面加工，加工為表面光潔直徑為195mm、內徑為105mm,長度為500mm的合金管；進行退火處理,用箱式退火爐對表面加工後的銅棒進行退火處理，且退火溫度為100-150度，退火時間為1-1.5小時；之後採用2000噸雙動擠壓機擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250度，擠壓溫度為300度，擠壓速度V=4.5mm/s，擠壓後銅棒的直徑為155mm，內徑為120mm的成品；最後切割和車削，即將擠壓而成的合金管材採用高精度切割機進行切割，切割成長度為500mm並去毛刺，用高精度車床進行表面車削處理，使其成為直徑是150mm，內徑為125mm的成品並包裝入庫。
與現有的含鉛合金管相比，切削性能好，可加工性好，耐磨性好，且製備工藝簡單，成本低，不會對環境造成汙染 。
實施例3
一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:佔合金管總重量52%的銅，佔合金管總重量1%的鉍，佔合金管總重量2.5%的鋁，佔合金管總重量1.5%的錫，佔合金管總重量0.375%的磷，餘量為鋅。
按照上述配比將電解銅、鉍、錫、鋁、磷、鋅置於工頻電爐內，加熱至1200度-1250度完全熔化後保溫至1150度；然後用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌後，並在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為12-15cm，並進行保溫；保溫1-1.5小時後，用德國進口斯派克直讀光譜儀對從爐內取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規定範圍之內；檢測後，將合金液體重新升溫至1200度，並開啟工頻電爐的振動裝置，採用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm，內徑為100mm，長度為500mm的實心毛坯合金管材；用銅錠銑床對毛坯合金管進行表面加工，加工為表面光潔直徑為195mm、內徑為105mm,長度為500mm的合金管；進行退火處理，用箱式退火爐對表面加工後的銅棒進行退火處理，且退火溫度為100-150度，退火時間為1-1.5小時；之後採用2000噸雙動擠壓機擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250度，擠壓溫度為300度，擠壓速度V=4.5mm/s，擠壓後銅棒的直徑為155mm，內徑為120mm的成品；最後切割和車削，即將擠壓而成的合金管材採用高精度切割機進行切割，切割成長度為500mm並去毛刺，用高精度車床進行表面車削處理，使其成為直徑是150mm，內徑為125mm的成品並包裝入庫。
與現有的含鉛合金管相比，切削性能好，可加工性好，耐磨性好，且製備工藝簡單，成本低，不會對環境造成汙染。
本發明提供的一種新型無鉛銅基合金管以及現有的含鉛合金管的機械性能如表I所示。
表I新型無鉛銅基合金管性能
權利要求
1.一種新型無鉛銅基合金管，其特徵在於，由以下組份組成:佔合金管總重量50-54%的銅，佔合金管總重量0.5-1.5%的鉍，佔合金管總重量2-3%的鋁，佔合金管總重量1-2%的錫，佔合金管總重量0.05-0.8%的磷,餘量為鋅。
2.根據權利要求1所述新型無鉛銅基合金管，其特徵在於，由以下組份組成:佔合金管總重量50%的銅，佔合金管總重量0.5%的鉍，佔合金管總重量2%的鋁，佔合金管總重量1%的錫，佔合金管總重量0.05%的磷,餘量為鋅。
3.根據權利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特徵在於，由以下組份組成:佔合金管總重量54%的銅，佔合金管總重量1.5%的鉍，佔合金管總重量3%的鋁，佔合金管總重量2%的錫，佔合金管總重量0.8%的磷,餘量為鋅。
4.根據權利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特徵在於，由以下組份組成:佔合金管總重量52%的銅，佔合金管總重量1%的鉍，佔合金管總重量2.5%的鋁，佔合金管總重量1.5%的錫，佔合金管總重量0.375%的磷，餘量為鋅。
5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的新型無鉛銅基合金管，其特徵在於，銅為電解銅。
6.一種如權利要求1-5中任一權利要求所述的新型無鉛銅基合金管的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)按照配比將銅、鉍、錫、鋁、磷和鋅置於工頻電爐內，加熱至1200-1250°C，待完全熔化後保溫至1150 C ； 2)用石墨棒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，厚度為12-15cm，並進行保溫，； 3)保溫1-1.5小時後，用光譜儀對從爐內取出的樣品進行成分檢驗，確定其合金成分在規定的範圍之內； 4)重新升溫至1200°C，開啟工頻電爐的振動裝置，並採用水平連鑄方法鑄造成外徑為200mm,內徑為100mm,長度為500mm的實心毛還合金管材； 5)用銅錠銑床對毛坯合金管進行表面加工，加工為直徑為195mm，內徑為105mm，長度為500mm的合金管； 6)退火，用箱式退火爐對合金管進行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時間為1-1.5小時； 7)擠壓，採用2000噸雙動擠壓機擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C,擠壓速度為4.5mm/s,擠壓後合金管直徑為155mm,內徑為120mm ； 8)切割和車削，將擠壓後的合金管材採用高精度切割機進行切割，切割成長度為500mm的合金管並去毛刺，用車床進行表面車削處理，使其直徑為150mm，內徑為125mm ； 9)包裝入庫。
7.根據權利要求6所述的新型無鉛銅基合金棒的製備方法，其特徵在於:所述步驟3)中的成分檢驗次數 為三次。
8.根據權利要求6所述的新型無鉛銅基合金棒的製備方法，其特徵在於:所述步驟3)中的光譜儀為斯派克直讀光譜儀。
全文摘要
本發明提供了一種新型無鉛銅基合金管及其製備方法，該合金管由以下組份組成佔合金管總重量50-54%的銅，佔合金管總重量0.5-1.5%的鉍，佔合金管總重量2-3%的鋁，佔合金管總重量1-2%的錫，佔合金管總重量0.05-0.8%的磷，餘量為鋅。本發明採用鉍﹑鋁﹑錫﹑磷等多種元素添加到銅與鋅中，利用在熔煉過程中的金屬元素之間的相互作用使新的合金能夠取代含鉛的合金管。在不提高成本的基礎上，既滿足了無鉛環保性能的要求的同時，又能保證了材料在應用中對切削性能及機械物理性能的要求。
文檔編號C22C1/02GK103194642SQ20131012344
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者孫飛, 趙勇 申請人:蘇州金倉合金新材料有限公司