CN102703752A - 一种高铜铅黄铜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高铜铅黄铜材料，其技术要点是：包括以下的组份和重量份数：镍0.1-0.5份，铅1.3-3.0份，微量元素0.064-0.2份，铁0.1-0.3份，铜88-91份，锌5-10.44份；其中，铜锌含不可避免杂质0.2份，所述的微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.01-0.04份，硼0.001-0.01份，铼0.001-0.01份，铈0.001-0.02份，锡0.05-0.1份，铝0.001-0.02份；一种高铜铅黄铜材料的制备方法，其特征在于：包括水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序，直线式拉伸或盘圆式拉伸冷变形工序；本发明实现了短流程、生产过程省略了热加工变形工序、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及新型铜合金材料制备技术领域，具体地说是一种高铜铅黄铜材料及其制备方法。
背景技术
矿产资源是人类社会赖以生存的一种重要物质基础,是国家安全与经济发展的重要保证，然后，矿产资源属于不可再生资源，并且矿产资源的数量是有限的，由于长期沿用以追求增长速度、大量消耗资源为特征的粗放型发展模式，在由贫穷落后逐渐走向繁荣富强的同时，矿产资源的消耗也在大幅度上升，致使非再生资源呈绝对减少趋势，可再生资源也显出明显的衰弱态势，因此，应充分合理地利用资源，尽量减少矿产资源的损失和浪费，保护自然资源的目的是为了更好地利用自然资源，含铜量高达90%和含铅量达2%的多组元α单相复杂黄铜，以其鲜艳的黄金颜色，可切削性能以及耐腐蚀，易切削，高导电的稳定物理性能被电气，建筑五金，空调等行业广泛应用，该黄铜是电气接插件，电力变压器接线柱，建筑消防喷头，建筑五金，空调器铜接头等理想的新型铜合金材料；
传统的铅黄铜的铜含量一般低于64%，其综合物理性能不能满足现代工业要求，高铜含量的铅黄铜热变形性能很差，制备工艺复杂，目前的制备工艺技术采用半连续铸造成铸棒，再用锯切成小铸锭，用煤气或感应电加热炉将小铸锭加热，大型挤压机挤压热变形，挤压机挤压成管坯或棒线坯，再进行冷变形加工，此种工艺流程长，成品率不足60%，能源消耗大，工具和原料成本高，并且在热加工过程中制品极易产生裂纹和开裂，产品质量不稳定。
发明内容
本发明针对高铜铅黄合金的物理特性，热变形能力差，而冷变形优良，采用水平连铸方法生产管、棒、线及型材铸坯，在经直线式冷拉或圆盘式冷拉变形和中间退火再结晶及成品退火，生产出管、棒、线加工材；该制备工艺流程短，中间省去了整个热加工过程，大幅度的降低了成本；同时又避开了高铜铅黄铜合金热加工易开裂的弱点，保证了材料的性能稳定和成品率的提高。
本发明目的是由以下技术方案实现的：一种高铜铅黄铜材料，其特征在于包括以下的组份和重量份数：镍0.1-0.5份，铅1.3-3.0份，微量元素0.064-0.2份，铁0.1-0.3份，铜88-91份，锌5-10.44份；其中，铜锌含不可避免杂质0.2份，所述的微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.01-0.04份，硼0.001-0.01份，铼0.001-0.01份，铈0.001-0.02份，锡0.05-0.1份，铝0.001-0.02份。
一种高铜铅黄铜材料的制备方法，其特征在于：包括水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序，直线式拉伸或盘圆式拉伸冷变形工序；
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入88-91份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入1.3-3份的铅和5-10.44份的锌，将熔化炉内的温度上升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入0.1-0.5份镍，0.1-0.3份铁，0.064-0.2份的微量元素，将铜合金液体静止20-30分钟，再将熔化炉内铜合金液通过流槽流入保温炉，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，保温炉内铜合金液体经结晶器凝固并有牵引装置引出，进入结晶器内的冷却水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃-45℃，从结晶器内引出的坯料用冷水冷却，水温为25℃-30℃；
直线式拉伸或盘圆式拉伸冷变形工序是根据成品的形状不同来决定采用直线拉伸或圆盘拉伸，道次加工率控制在20-30%，中间退火温度为550℃-650℃，成品的退火温度为200-300℃。
上述的每根坯料根据成品要求可任意调整长度。
本发明的优点：
第一，水平连铸开坯，长度可任意调控，铸坯不需加热，直接进行拉伸冷变形，经中间退火及成品退火，生产出管、棒、线及型材的织均匀细密的加工材；
第二，本发明实现了短流程、生产过程省略了热加工变形工序、成本低；成材率>86%；
第三，产品综合物理性能远高于普通铅黄铜，实现了高导电率，高强度，高塑性和优良的切削性能；
具体实施方式
实例1：
取镍0.2份，铅1.3份，微量元素0.064份，铁0.1份，铜88份，锌10.34份；其中，微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.01份，锡0.05份，硼0.001，铼0.001，铈0.001；铝0.001；
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入88份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入1.3份的铅和10.34份的锌，将熔化炉内的温度上升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入0.1份铁、0.2份镍和上述0.064份的微量元素，将铜合金液体静止20分钟后，再将熔化炉内的铜合金液通过流槽流入保温炉内部，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，铜合金液体经结晶器凝固并由牵引装置引出，该结晶器内设有铜合金内套，铜合金内套内镶有石墨套，该石墨套采用高纯裂解石墨，牵引装置由电机自动控制牵引，牵引方式为拉-停-反推，进入结晶器内的冷却水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃-45℃，在结晶器内引出的铸坯用冷水冷却，水温为25℃-30℃，每根铸坯可根据成品的要求可任意调整长度，本实施例铸坯为圆棒，直径25毫米；
直线拉伸或盘圆拉伸冷变形工序是根据成品的形状不同来决定采用直线拉伸机或圆盘拉伸，道次加工率控制在20-30%，该过程中间退火温度为550℃-650℃，成品的退火温度为200℃-300℃，本实施例成品规格为直径10毫米的硬状态圆棒。
实例2：
取镍0.3份，铅1.8份，微量元素0.09份，铁0.15份，铜89份，锌8.66份；其中，微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.02份，硼0.002份，铼0.002份，铈0.002份，锡0.06份，铝0.004份；
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入89份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入1.8份的铅和8.66份的锌，将熔化炉内的温度上升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入0.3份镍、0.15份铁，上述0.09份的微量元素，将铜合金液体静止20分钟，再将熔化炉内的铜合金液通过流槽流入保温炉内部，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，铜合金液体经结晶器凝固，并由牵引装置引出，该结晶器内设有铜合金内套，铜合金内套内镶有石墨套，该石墨套采用高纯裂解石墨，牵引装置由电机自动控制牵引，牵引方式为拉-停-反推，进入结晶器内的冷却水水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃45℃，从结晶器内引出的铸坯用冷水冷却，水温为25℃-30℃，每根铸坯可根据成品的要求可以任意调整长度，本实施例铸坯为圆棒，直径25毫米；
直线拉伸或盘圆拉伸冷变形工序的方法与实例1相同，故省略。
实例3：
取镍0.4份，铅2.2份，微量元素0.15份，铁0.2份，铜90份，锌7.05份；其中，微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.03份，硼0.01，铼0.01份，铈0.01，锡0.08份，铝0.01份。
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入90份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入2.2份的铅和7.05份的锌，将熔化炉内的温度上升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入0.4份镍，0.2份铁，上述0.15份的微量元素，铜合金液体静止20分钟，再将熔化炉内的铜合金液通过流槽流入保温炉内部，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，铜合金液体经结晶器凝固，并由牵引装置引出，该结晶器内设有铜合金内套，铜合金内套内镶有石墨套，该石墨套采用高纯裂解石墨，牵引装置由电机自动控制牵引，牵引方式为拉-停-反推，进入结晶器内的冷却水水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃-45℃，从结晶器内引出的铸坯用冷水冷却，水温为25℃-30℃，每根铸坯可根据成品的要求可任意调整长度，本实施例铸坯为圆棒，直径25毫米；
直线拉伸或盘圆拉伸冷变形工序的方法与实例1相同，故省略。
实例4：
取镍0.5份，铅3.0份，微量元素0.2份，铁0.3份，铜91份，锌5份；其中，微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.04份，硼0.01，铼0.01份，铈0.02，锡0.1份，铝0.02份。
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入91份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入3.0份的铅和5份的锌，将熔化炉内的温度上升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入镍0.5份，铁0.3份，上述0.2份的微量元素，铜合金液体静止20分钟，再将熔化炉内的铜合金液通过流槽流入保温炉内部，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，铜合金液体经结晶器凝固，并由牵引装置引出，该结晶器内设有铜合金内套，铜合金内套内镶有石墨套，该石墨套采用高纯裂解石墨，牵引装置由电机自动控制牵引，牵引方式为拉-停-反推，进入结晶器内的冷却水水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃-45℃，从结晶器内引出的铸坯用冷水冷却，水温为25℃-30℃，每根铸坯可根据成品的要求可任意调整长度，本实施例铸坯为圆棒，直径25毫米；
直线拉伸或盘圆拉伸冷变形工序的方法与实例1相同，故省略。
结果如下：
Claims (3)
1.一种高铜铅黄铜材料，其特征在于：包括以下的组份和重量份数：镍0.1-0.5份，铅1.3-3.0份，微量元素0.064-0.2份，铁0.1-0.3份，铜88-91份，锌5-10.44份；其中，铜锌中含有不可避免的杂质0.2份，上述微量元素由下列组分和重量份数组成：钛0.01-0.04份，硼0.001-0.01份，铼0.001-0.01份，铈0.001-0.02份，锡0.05-0.1份，铝0.001-0.02份。
2.一种高铜铅黄铜材料的制备方法，其特征在于：包括水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序，直线式拉伸或盘圆式拉伸冷变形工序；
水平连铸铸造管、棒、线及型材铸坯工序是将上述组份分别放入熔化炉内，该熔化炉内的熔化顺序为先加入88-91份的铜，熔化炉内的温度为1100℃-1200℃，待铜溶化后加入1.3-3份的铅和5-10.44份的锌，将熔化炉内的温度提升为1200℃-1300℃，再向熔化炉内加入0.1-0.5份的镍，0.1-0.3份的铁和上述0.064-0.2份的微量元素，将铜合金液体静止20-30分钟，再将熔化炉内的铜合金液通过流槽流入保温炉，保温炉温度控制在1200℃-1300℃，铜合金液经结晶器凝固并由牵引装置引出，进入结晶器内的冷却水温为20℃-25℃，出结晶器的水温度为30℃-45℃，从结晶器内引出的坯料用冷水冷却，水温为25℃-30℃；
直线式拉伸或盘圆式拉伸冷变形工序是根据成品的形状不同来决定采用直线拉伸或圆盘拉伸，道次加工率控制在20-30%，中间的退火温度为550℃-650℃，成品退火温度为200-300℃。
3.根据权利要求2所述的一种高铜铅黄铜材料的制备方法，其特征在于：上述的管、棒、线及型材铸坯根据成品要求可任意调整长度。
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