镍铜合金棒材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镍铜合金棒材及其制备方法，属于金属加工技术领域。其配方比例按质量百分比计如下：Cu 30%‑32%、Si 3.9%‑4.3%、Fe 1.5%‑2.8%、Mn 0.5%‑1.5%，杂质元素≤0.3%，其余为Ni；通过母合金锭的制备、浇注棒材、固溶热处理和时效热处理得到镍铜合金棒材。本发明专利技术采用真空感应熔炼，可获得超纯净、成分均匀的铸锭，减少夹杂等缺陷，经熔模精密铸造可以减少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部缩孔问题。最后经过固溶和时效热处理，可以获得高强高塑性的棒材。

Nickel copper alloy bar and its preparation method

The invention relates to a nickel copper alloy bar and a preparation method thereof, which belongs to the field of metal processing technology. The proportion by weight percentage are as follows: Cu 32%, Si 30% 3.9% 4.3%, Fe 2.8%, Mn 1.5% 0.5% 1.5% impurity elements is less than or equal to 0.3%, the rest is Ni; through the ingot preparation, casting rod, solution heat treatment and aging heat treatment of nickel copper alloy bar. The invention adopts the vacuum induction melting, can obtain ultra pure and homogeneous ingot, reducing inclusions and other defects, the casting bar can reduce surface defects, and can avoid the bar core shrinkage problem. Finally, high strength and high plasticity bars can be obtained by solution and aging heat treatment.

【技术实现步骤摘要】
镍铜合金棒材及其制备方法
本专利技术涉及一种镍铜合金棒材及其制备方法，属于金属加工

技术介绍
NCu30-4-2-1镍铜合金是Ni-Cu-Si-Fe-Mn系弥散硬化性型高耐磨性Ni基合金，通常称为含硅蒙乃尔合金，该合金通过合适的热处理能够使Si以金属间化合物Ni3Si相形式从基体中析出，在晶界和晶粒内呈弥散分布，大大提高合金的强度和硬度。NCu30-4-2-1镍铜合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和抗粘合性的特点，因而适合用于制造航空燃油装置及其他要求工作稳定的精密摩擦件，具有广泛的应用前景。目前，NCu30-4-2-1镍铜合金棒材采用普通铸造工艺制备，或再经挤压成形制备。普通铸造工艺制备的铸棒芯部不可避免存在缩孔等铸造缺陷；普通铸造再经挤压成形制备方法，由于正向挤压成形时坯料芯部的变形量小于表面的变形量，从而挤压成形后挤压棒芯部仍存在原始铸造缺陷，导致芯部材料的塑性较差，满足不了使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材的制备方法，获得纯净度高、组织致密、强度、硬度、塑性符合要求，并没有内外表面缺陷的棒材。本专利技术的技术方案，镍铜合金棒材，配方比例按质量百分比计如下：Cu30％-32％、Si3.9％-4.3％、Fe1.5％-2.8％、Mn0.5％-1.5％，杂质元素≤0.3％，其余为Ni。所述杂质包括C、Mg、S、P、Pb、Sb，其中C≤0.1，Mg≤0.1，S≤0.015，P≤0.01，Pb≤0.05，Sb≤0.01。所述镍铜合金棒材，按重量百分比计步骤如下：(1)母合金锭的制备：按照Cu30％-32％、Si3.9％-4.3％、Fe1.5％-2.8％、Mn0.5％-1.5％，其余为Ni进行配料，经真空感应炉1380-1500℃进行熔炼，精炼10-20min，随后铸造母合金锭；(2)浇注棒材：对步骤(1)所得母合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370-1450℃真空感应熔化10-30min，浇注到准备好的熔模中，实现0.01-0.1MPa真空精密铸造；浇注的棒材直径为Φ15-40mm，长度150-250mm；(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的镍铜合金浇注棒，放入加热炉中进行900-1000℃固溶，保温90-180min，水冷，获得固溶态组织；(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态组织再放入加热炉中进行时效处理，即在550-650℃保温6-10h，进行空冷，获得镍铜合金棒材。步骤(1)所得母合金锭外径为Φ130-140mm，高度350-450mm。本专利技术的有益效果：本专利技术采用真空感应熔炼，可获得超纯净、成分均匀的铸锭，减少夹杂等缺陷，经熔模精密铸造可以减少棒材表面缺陷，并可避免棒材芯部缩孔问题。最后经过固溶和时效热处理，可以获得高强高塑性的棒材。具体实施方式实施例1如：一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径Φ22mm，长度150-200mm，热处理状态的制备包括如下步骤：(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为Φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，C0.023，S0.0004，P0.0007，O0.0014，N0.0002，Si4.08，Mn1.09，Cu30.92，Fe2.20，Ni61.08，Mg0.0005，Pb0.0003，Sb<0.0001；(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1MPa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为Φ22mm，长度175mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金浇注棒，放入加热炉中加热950℃，保温120min，然后水冷，获得固溶态组织；(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，再放入加热炉中加热600℃保温8h。获得高强度，高韧性的棒材。实施例2如：一种NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，外径Φ32mm，长度165mm，热处理状态的制备包括如下步骤：(1)母合金锭的制备：将电解铜、纯镍、硅、铁、锰等原料进行配比，经真空感应炉1380℃进行熔炼，精炼15min，浇注铸锭外径为Φ140mm，高度350mm的母合金锭。铸锭成分组成为：重量百分比wt％，C0.020，S0.0005，P0.0010，O0.0015，N0.0003，Si4.10，Mn1.04，Cu30.98，Fe2.25，Ni61.18，Mg0.0008，Pb0.0002，Sb<0.0001；(2)浇注棒材：对步骤(1)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金锭进行切割，去表面氧化皮，经1370℃真空感应熔化30min，浇注到准备好的熔模中，0.1MPa下真空精密铸造。浇注的棒材直径为Φ32mm，长度165mm；棒材芯部没有缩孔缺陷，棒材剖开表面光亮，无缩孔缩松缺陷，夹渣等缺陷。(3)固溶热处理：对步骤(2)所得的NCu30-4-2-1镍铜合金浇注棒，放入加热炉中加热950℃，保温120min，然后水冷，获得固溶态组织；(4)时效热处理：对步骤(3)所得的固溶态NCu30-4-2-1镍铜合金棒材，再放入加热炉中加热600℃保温8h。获得高强度，高韧性的棒材。获得棒材的性能与国内外相关结果比较，如表1所示。表1本专利技术NCu30-4-2-1镍铜合金棒材性能与国内外相关结果的比较从表1中可以看出，本专利技术制备的NCu30-4-2-1镍铜合金棒材具有很高的强度，并且有高的延伸率，具有很好的韧性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
镍铜合金棒材，其特征是配方比例按质量百分比计如下：Cu 30%‑32%、Si 3.9%‑4.3%、Fe 1.5%‑2.8%、Mn 0.5%‑1.5%，杂质元素≤0.3%，其余为Ni。

【技术特征摘要】
1.镍铜合金棒材，其特征是配方比例按质量百分比计如下：Cu30%-32%、Si3.9%-4.3%、Fe1.5%-2.8%、Mn0.5%-1.5%，杂质元素≤0.3%，其余为Ni。2.如权利要求1所述镍铜合金棒材，其特征是：所述杂质包括C、Mg、S、P、Pb、Sb，其中C≤0.1，Mg≤0.1，S≤0.015，P≤0.01，Pb≤0.05，Sb≤0.01。3.权利要求1所述镍铜合金棒材的制备方法，其特征是按重量百分比计步骤如下：（1）母合金锭的制备：按照Cu30%-32%、Si3.9%-4.3%、Fe1.5%-2.8%、Mn0.5%-1.5%，其余为Ni进行配料，经真空感应炉1380-1500℃进行熔炼，精炼10-20min，随后铸造母合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小红，浦益龙，周向东，李淑萍，浦海勇，
申请(专利权)人：无锡隆达金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32