一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料及其制造方法，由如下质量百分比的组分组成：锌1‑2％、锡2‑3％、铋2‑3％、锑0.5‑1％、碳化硅0.4‑0.6％、氧化铝0.4‑0.7％以及余量为铜。在不增加成本的情况下，满足了对了该合金的环保性能的要求的同时有进一步改善了合金的切削性能和硬度，更适合于高温(400度)情况的耐磨零部件。

【技术实现步骤摘要】
一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料及其制造方法
本专利技术涉及合金材料领域，特别涉及一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料及其制造方法。
技术介绍
现有的锡青铜材料为了实现其易切屑性能往往会添加铅元素，随着环保意识的明显提高，含铅元素的青铜合金已经不能满足国内外高端市场的要求。因此，亟需设计一种既环保，且切削性能和硬度优良的铜合金。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料，由如下质量百分比的组分组成：锌1-2％、锡2-3％、铋2-3％、锑0.5-1％、碳化硅0.4-0.6％、氧化铝0.4-0.7％以及余量为铜。进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌1.5％、锡2.5％、铋2.5％、锑0.75％、碳化硅0.5％、氧化铝0.5％以及余量为铜。进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌1.7％、锡2.7％、铋2.7％、锑0.8％、碳化硅0.55％、氧化铝0.6％以及余量为铜。本专利技术提供的一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料的制造方法，其特征在于，具有以下步骤：1)按照配比将电解铜﹑锡﹑锌和锑置于工频电炉内，加热至1200℃完全熔化后保温至1050℃；2)用石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，进行保温；3)保温时间1-1.5小时后，对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在规定范围之内；4)按照比例将铋﹑碳化硅﹑氧化铝同时放置于坩埚炉中加热，并用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为300r/Min,促使碳化硅均匀的分布在铋的溶液当中，搅拌完成后保温20-30分钟；5)将保温完成后的碳化硅、铋和氧化铝的溶液添加到保温完成的铜合金中，再次用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为400r/Min并加温至1300-1350℃；并取样进行化验，确定其化学成分在预期范围之内；6)取成分合格的溶液，待其凝固之后抛光，通过显微镜确定其晶粒组织均匀，以此来确定碳化硅均匀分布在合金当中；7)保温20-30分钟后，重新调整温度至1250℃，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为10次/秒；根据相应规定将铜合金溶液铸制成空心合金管材；8)用高精度车床对合金管进行表面车削，公差为+/-0.1mm表面光洁的产品；并对合金管的两端去毛刺后包装入库。进一步地，步骤2)中，当石墨工具将融化的合金液体搅拌完成后，在其上面覆盖高纯石墨，厚度为3-5cm。进一步地，步骤3)中通过斯派克直读光谱仪对炉内的铜合金水进行3-5次取样检测。进一步地，步骤4)中所述碳化硅与所述氧化铝为颗粒状，并且所述碳化硅的粒径在50-100μm之间，所述氧化铝的粒径在50-100μm之间，另外，铋的纯度大于等于99.99％。进一步地，步骤4)中所述坩埚炉中的加热温度在360-400℃，加热时间为50-60min。进一步地，步骤6)中分别在金相仪器400倍和800倍的显微镜下进行检测。进一步地，步骤7)中采用水平连铸方法铸制成外径为￠25mm至￠300mm,内径为￠10至￠250mm，长度为500mm的空心合金管材。本专利技术取得的有益效果：将传统铅元素替换为铋元素，并添加纳米级碳化硅材料，按照一定的成分配比，适当的温度，通过铋的冷涨热缩性能及纳米碳化硅和氧化铝材料的高韧性和高硬度从而生产出完全能够取代含有铅元素的锡青铜。该专利技术在不增加成本的情况下，满足了对了该合金的环保性能的要求的同时有进一步改善了合金的切削性能和硬度，更适合于高温(400度)情况的耐磨零部件。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一按照质量百分比为锌1％、锡2％、铋23％、锑0.5％、碳化硅0.4％、氧化铝0.4％以及余量的铜称取这些原料。1)按照配比将铜﹑锡﹑锌和锑置于工频电炉内，加热至度1200℃完全熔化后保温至1050℃；2)用石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯石墨，厚度为3cm，并且进行保温；通过覆盖高纯石墨防止铜合金水发生氧化，影响产品质量。3)保温时间1小时后，通过斯派克直读光谱仪对炉内的铜合金水进行3次取样并对样品进行成分检测，以确定其合金成分在规定范围之内；4)按照比例将铋﹑碳化硅﹑氧化铝同时放置于坩埚炉中加热，加热温度在360℃，加热时间为50min并用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为300r/Min,促使碳化硅均匀的分布在铋的溶液当中，搅拌完成后保温20分钟；其中，碳化硅与氧化铝为颗粒状，并且碳化硅的粒径在50-100μm之间，氧化铝的粒径在50-100μm之间，另外，铋的纯度大于等于99.99％。5)将保温完成后的碳化硅、铋和氧化铝的溶液添加到保温完成的铜合金中，再次用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为400r/Min并加温至1300℃；并取样进行化验，确定其化学成分在预期范围之内；6)取成分合格的溶液，待其凝固之后抛光，分别在在金相仪器400倍和800倍的显微镜下，确定其晶粒组织均匀，以此来确定碳化硅均匀分布在合金当中；7)保温20分钟后，重新调整温度至1250℃，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为10次/秒；采用水平连铸方法铸制成外径为￠25mm至￠300mm,内径为￠10至￠250mm长度为500mm的空心合金管材；8)用高精度车床对合金管进行表面车削，公差为+/-0.1mm表面光洁的产品；并对合金管的两端去毛刺后包装入库。按照本专利技术的方法所制备得到的铜合金材料与传统材料材料的性能对比表如下：表1实施例二按照质量百分比为锌1.5％、锡2.5％、铋2.5％、锑0.75％、碳化硅0.5％、氧化铝0.5％以及余量的铜称取这些原料。1)按照配比将铜﹑锡﹑锌和锑置于工频电炉内，加热至度1200℃完全熔化后保温至1050℃；2)用石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯石墨，厚度为4cm，并且进行保温；3)保温时间1.2小时后，通过斯派克直读光谱仪对炉内的铜合金水进行4次取样并对样品进行成分检测，以确定其合金成分在规定范围之内；4)按照比例将铋﹑碳化硅﹑氧化铝同时放置于坩埚炉中加热，加热温度在370℃，加热时间为52min并用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为300r/Min,促使碳化硅均匀的分布在铋的溶液当中，搅拌完成后保温22分钟；其中，碳化硅与氧化铝为颗粒状，并且碳化硅的粒径在50-100μm之间，氧化铝的粒径在50-100μm之间，另外，铋的纯度大于等于99.99％。5)将保温完成后的碳化硅、铋和氧化铝的溶液添加到保温完成的铜合金中，再次用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为400r/Min并加温至1310℃；并取样进行化验，确定其化学成分在预期范围之内；6)取成分合格的溶液，待其凝固之后抛光，分别在在金相仪器400倍和800倍的显微镜下，确定其晶粒组织均匀，以此来确定碳化硅均匀分布在合金当中；7)保温20-30分钟后，重新调整温度至1250℃，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为10次/秒；采用水平连铸方法铸制成外径为￠25mm至￠300mm,内径为￠10至￠250mm长度为500mm的空心合金管材；8)用高精度车床对合金管进行表面车削，公差为+/-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：锌1‑2％、锡2‑3％、铋2‑3％、锑0.5‑1％、碳化硅0.4‑0.6％、氧化铝0.4‑0.7％以及余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料，其特征在于，由如下质量百分比的组分组成：锌1-2％、锡2-3％、铋2-3％、锑0.5-1％、碳化硅0.4-0.6％、氧化铝0.4-0.7％以及余量为铜。2.根据权利要求1所述的一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌1.5％、锡2.5％、铋2.5％、锑0.75％、碳化硅0.5％、氧化铝0.5％以及余量为铜。3.根据权利要求1所述的一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌1.7％、锡2.7％、铋2.7％、锑0.8％、碳化硅0.55％、氧化铝0.6％以及余量为铜。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于耐磨齿轮的连续铸造铜合金材料的制造方法，其特征在于，具有以下步骤：1)按照配比将电解铜﹑锡﹑锌和锑置于工频电炉内，加热至1200℃完全熔化后保温至1050℃；2)用石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，进行保温；3)保温时间1-1.5小时后，对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在规定范围之内；4)按照比例将铋﹑碳化硅﹑氧化铝同时放置于坩埚炉中加热，并用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为300r/Min,促使碳化硅均匀的分布在铋的溶液当中，搅拌完成后保温20-30分钟；5)将保温完成后的碳化硅、铋和氧化铝的溶液添加到保温完成的铜合金中，再次用石墨棒进行搅拌，搅拌速度为400r/Min并加温至1300-1350℃；并取样进行化验，确定其化学成分在预期范围之内；6)取成分合格的溶液，待其凝固之后抛光，通过显微镜确定其晶粒组织均匀，以此...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，赵勇，埃里克斯·高登，
申请(专利权)人：苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32