專利名稱：一種銅鎳錫合金的制備方法
技術領域：
本發明屬于銅合金材料加工技術領域，尤指一種銅鎳錫合金制備方法。
背景技術：
銅鎳錫合金因具有高的強度、彈性、優良的導電穩定性及熱應力松弛性能等優點， 而深受人們的青睞，被認為是最具發展前景的新一代高強度、高彈性、高性能銅合金。但是， 由于銅鎳錫合金中Sn含量過高，在熔煉鑄造過程中存在嚴重枝晶偏析和Sn的反偏析，使其加工性能差、產品性能不均勻、表面質量差，在加工變形前需進行長時間的高溫退火，即均勻化處理(通常需要保溫25 30小時)，能源消耗大、工藝流程長、生產效率低、生產成本高、不利于工業化生產。如國內的發明專利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔煉，鑄態組織中還存在成分不均勻現象，故需要進行高溫長時間的均勻化處理。此外，國內外一些專利在銅鎳錫合金的基礎上進行了一些改進，以改善合金鑄態組織成分不均勻和合金的某些性能。例如國內專利CN200410053071采用噴射沉淀成型法生產Cu-15Ni-8Sn-3. 5Y合金，該專利通過此法制備的銅鎳錫合金成分偏析較小，合金的性能良好，但是，該方法難以實現銅鎳錫合金板帶材的產業化生產。專利CN03151047、 CN101517105A,分別在Cu-15Ni-8Sn合金中添加適量的Ti元素和利用燒結的方法制備銅鎳錫合金，可以有效的改善該合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和強度，但此類銅鎳錫合金主要應用于鑄造滑動軸套。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種節省能源、縮短工藝、提高生產效率的銅鎳錫合金制備方法。為實現上述目的，本發明的銅鎳錫合金的制備方法，具體步驟如下1)熔煉鑄錠 將合金在熔爐內進行熔煉、保溫、除氣、除渣，然
后進行鑄錠；
2)固溶處理鑄錠在通有保護性氣體的加熱爐中加熱到800-900°C，保溫2-5小時后進行水冷；
3)粗軋將經過固溶處理的合金進行80-85%的粗軋變形；
4)中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進行中間退火，退火溫度為 600-700°C，保溫4-10小時后進行隨爐冷卻；
5)冷軋將中間退火的合金進行冷軋，冷軋加工率50-60%；
6)時效處理冷軋后的合金進行時效處理，時效溫度為350-400°C，保溫時間為6-8h， 冷卻方式為空冷；
7)冷軋將經過時效處理的合金進行冷軋，冷軋加工率25-30%。
進一步，步驟1)的熔煉鑄錠步驟具體為將電解銅和鎳一起放入熔煉爐內，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫5 lOmin，經除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，保溫IOmin 后，加入烘干的Cu-P中間合金、Zn, Sn,充分攪拌、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為 12000C -1250°C。本發明的銅鎳合金錫合金的制備方法在熔煉鑄錠后進行高溫短時間固溶處理，可使合金內的富Sn相固溶到銅基體內，消除在鑄造過程中產生的脆性相NixSrv使得合金具有良好的塑性，有利于后續的加工。此外，在固溶處理后直接粗軋，省去了現有制備方法中的均勻化處理、熱軋工序，從而節省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產效率，降低了生產成本。
圖1為本發明的銅鎳錫合金制備方法的流程框圖； 圖2為本發明的合金經固溶處理后的金相照片之1 ；
圖3為本發明的合金經固溶處理后的金相照片之2 ； 圖4為本發明的合金經固溶處理后的金相照片之3 ； 圖5為合金經均勻化處理后的金相照片。
具體實施例方式實施例1
如圖1所示，本發明的銅鎳錫合金制備方法，具體步驟為
1.熔煉鑄錠采用非真空感應電爐進行熔煉。合金的加入順序為電解銅、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分攪拌、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護性氣體的加熱爐中進行固溶處理，固溶溫度為 8000C，保溫時間為2-證，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經過固溶處理的合金進行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時效處理冷軋后的合金進行時效處理，時效溫度為350-400°C，保溫時間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時效處理的合金進行冷軋，冷軋加工率25-30%。經過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50μπι金相照片如圖2所示。 實施例2
1.熔煉鑄錠采用非真空感應電爐進行熔煉。合金的加入順序為電解銅、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分攪拌、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護性氣體的加熱爐中進行固溶處理，固溶溫度為 8500C，保溫時間為2-5h，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經過固溶處理的合金進行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時效處理冷軋后的合金進行時效處理，時效溫度為350-400°C，保溫時間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時效處理的合金進行冷軋，冷軋加工率25-30%。經過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50μπι金相照片如圖3所示。 實施例3
1.熔煉鑄錠采用非真空感應電爐進行熔煉。合金的加入順序為電解銅、純鎳，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑(木炭)保溫5 lOmin，經除氣、除雜后，再覆蓋IOmm左右厚的灼燒木炭。保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P、Zn、Sn，充分攪拌、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。2.固溶處理鑄錠在通有保護性氣體的加熱爐中進行固溶處理，固溶溫度為 9000C，保溫時間為2-證，冷卻方式為水冷。3.粗軋將經過固溶處理的合金進行80-85%的粗軋變形。4.中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進行中間退火，退火溫度為 600-7000C，保溫時間4-10h，冷卻方式為隨爐冷卻。5.冷軋將中間退火的合金進行冷軋，冷軋加工率50-60%。6.時效處理冷軋后的合金進行時效處理，時效溫度為350-400°C，保溫時間為 6-8h，冷卻方式為空冷。7.冷軋將時效處理的合金進行冷軋，冷軋加工率25-30%。經過上述步驟得到銅鎳錫合金，其50 μ m金相照片如圖4所示。現有的銅鎳錫合金制備方法在銅鎳錫合金鑄錠經過長時間的均勻化退火后，合金中仍存有NixSny化合物(如圖5所示)，會使合金脆化，導致合金的邊部開裂。而合金通過高溫短時間固溶處理后，可使合金內的富Sn相固溶到銅基體內，消除在鑄造過程中產生的脆性相MxSny (如圖2-4所示)，解決銅鎳錫合金鑄態組織中粗大的樹枝狀晶，成分偏析嚴重等問題，更重要的是省去了加工過程中的熱軋和均勻化退火工序，節省了能源、縮短了工藝、提高了生產效率，為工業化生產節省生產成本。同時得到的銅鎳錫合金與同系列的其他合金相比，強度更高，塑性更好，與此同時，彈性也大大提高，適用于銅鎳錫合金的短流程加工。表1為本發明的方法與現有制備方法對比，由表1可知本發明縮短工藝2個，具有高效、節能、短流程特點。
表1.合金制備工藝步驟個數對比
權利要求
1.一種銅鎳錫合金的制備方法，具體為1)熔煉鑄錠將合金在熔爐內進行熔煉、保溫、除氣、除渣，然后進行鑄錠；2)固溶處理鑄錠在通有保護性氣體的加熱爐中加熱到800-900°C，保溫2-5小時后進行水冷；3)粗軋將經過固溶處理的合金進行80-85%的粗軋變形；4)中間退火將粗軋后的合金裝入熱處理退火爐中，進行中間退火，退火溫度為 600-700°C，保溫4-10小時后進行隨爐冷卻；5)冷軋將中間退火的合金進行冷軋，冷軋加工率50-60%；6)時效處理冷軋后的合金進行時效處理，時效溫度為350-400°C，保溫時間為6-8h， 冷卻方式為空冷；7)冷軋將經過時效處理的合金進行冷軋，冷軋加工率25-30%。
2.如權利要求1所述的銅鎳錫合金的制備方法，其特征在于，步驟1)的熔煉鑄錠步驟具體為將電解銅和鎳一起放入熔煉爐內，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫5 lOmin，經除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，保溫IOmin后，加入烘干的Cu-P中間合金、Zn、Sn， 充分攪拌、靜置5 IOmin后出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200°C -1250°C。
全文摘要
本發明公開了一種銅鎳錫合金的制備方法，該制備方法由熔煉鑄造、固溶、粗軋、退火、冷軋、時效處理、冷軋等工序組成。本發明銅鎳錫合金的制備方法在熔煉和粗軋之間不需均勻化處理，直接經過高溫短時間的固溶熱處理后，可使合金內的富Sn相固溶到銅基體內，消除在鑄造過程中產生的脆性相NixSny，使得合金獲得良好的塑性加工性能，有利于后續的加工。此外，在固溶處理后直接粗軋，省去了現有制備方法中的均勻化處理、熱軋工序，從而節省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產效率，降低了生產成本。
文檔編號C22F1/08GK102286714SQ20111023283
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者彭麗軍, 楊勝利, 柳瑞清, 柳羏, 肖翔鵬, 蔡薇 申請人:江西理工大學