一种镍铜合金及其制备方法技术

技术编号:21881590 阅读:30 留言:0更新日期:2019-08-17 11:02
本发明专利技术适用于材料技术领域,提供了一种镍铜合金及其制备方法,其中,所述镍铜合金,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.3%;铜26.5~34%;铁1.5~2.5%;锰1.5~2.0%;硅0.1~0.5%;硫0.025~0.05%;余量为镍。本发明专利技术实施例所得镍铜合金,一方面,具有较佳力学性能,抗拉强度达到540MPa以上,屈服强度达到230MPa以上,硬度达到HRC18以上,延伸率为25%以上,面缩31%以上;另一方面,具有很高的自润滑特性,其摩擦系数是传统镍铜合金的1/3~1/2,且其在潮湿硫化氢环境中的腐蚀速率约在0.065mm/a左右,耐硫化氢腐蚀性能非常优异,可满足某些特殊作业环境的质量需求。

A Nickel-Copper Alloy and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种镍铜合金及其制备方法
本专利技术属于材料
,尤其涉及一种镍铜合金及其制备方法。
技术介绍
在航空航天、核工业以及海洋工程的应用设备往往对部分零部件提出了苛刻的综合性能要求,如海水泵的泵轴不仅需要很强的耐海水腐蚀、耐硫化氢腐蚀性能、较高的强度以及硬度等。而在海水环境中具有此类性能要求的材料大多是镍铜合金类材料。镍铜合金具有优良的抗海水腐蚀性能,是理想的海洋用材,被广泛的应用于海洋设备、设施中,如船用设备、管道系统的重要部件:泵和阀的零部件(如泵轴、阀杆、阀盘等)。但现有的镍铜合金会受到在海上原油开采和输运过程中原油中的硫化氢的严重腐蚀,另外,其在潜油电泵泵轴和密封管之间的应用也存在较高的摩擦系数,使得镍铜合金的使用大大受到限制。由此可见,现有的镍铜合金存在耐硫化氢腐蚀能力差,并且自润滑性差、与其他金属间的摩擦系数较高,无法满足特殊作业环境的质量需求问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种镍铜合金,旨在解决现有的镍铜合金存在耐硫化氢腐蚀能力差,并且自润滑性差、与其他金属间的摩擦系数较高,无法满足特殊作业环境的质量需求问题。本专利技术实施例是这样实现的,一种镍铜合金,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.3%;铜26.5~34%;铁1.5~2.5%;锰1.5~2.0%;硅0.1~0.5%;硫0.025~0.05%;余量为镍。本专利技术实施例还提供一种镍铜合金的制备方法,包括:将碳、铜、铁、锰、硅、硫以及镍按比例加入中频真空感应炉内进行熔炼,得到合金熔炼液;将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型,得到铸锭;将所述铸锭放置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第一次锻造处理,控制其锻造变形量35%~45%,得到锻造合金;将所述锻造合金进行冷却处理,并将冷却后的锻造合金重新置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第二次锻造处理,得到合金棒;将所述合金棒置于580~620℃下保温2.5~3.5小时,即得。本专利技术实施例提供的镍铜合金,一方面,具有较佳力学性能,抗拉强度达到540MPa以上,屈服强度达到230MPa以上,硬度达到HRC18以上,延伸率为25%以上,面缩31%以上;另一方面,具有很高的自润滑特性,其摩擦系数是传统镍铜合金的1/3~1/2,且其在潮湿硫化氢环境中的腐蚀速率约在0.065mm/a左右,耐硫化氢腐蚀性能非常优异,可满足某些特殊作业环境的质量需求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的镍铜合金成品组织的金相图谱。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,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的镍铜合金以镍为基体,还添加有碳、铜、硅、铁、硫和锰元素,其中,硫元素含量控制在0.025~0.05%范围内,有利显著提高自润滑性能;该镍铜合金,一方面,具有较佳力学性能,抗拉强度达到540MPa以上,屈服强度达到230MPa以上,硬度达到HRC18以上,延伸率为25%以上,面缩31%以上;另一方面,具有很高的自润滑特性,其摩擦系数是传统镍铜合金的1/3~1/2,且其在潮湿硫化氢环境中的腐蚀速率约在0.065mm/a左右,耐硫化氢腐蚀性能非常优异,可满足某些特殊作业环境的质量需求。本专利技术实施例提供了一种镍铜合金,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.3%;铜26.5~34%;铁1.5~2.5%;锰1.5~2.0%;硅0.1~0.5%;硫0.025~0.05%;余量为镍。在本专利技术实施例中,硫元素的添加对所得镍铜合金获得较佳且稳定的锻造、自润滑以及腐蚀性能具有直接影响,但其不得超过0.05%,否则合金几乎没有锻造性能。作为本专利技术的一个优选实施例,镍铜合金包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.18%;铜27.6~30%;铁1.85~2.35%;锰1.7~1.9%;硅0.3~0.5%;硫0.025~0.03%;余量为镍。作为本专利技术的另一个优选实施例,镍铜合金包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08%;铜29.5%;铁2.35%;锰1.9%;硅0.5%;硫0.025%;镍65.645%。本专利技术实施例还提供了一种镍铜合金的制备方法,包括以下步骤:将碳、铜、铁、锰、硅、硫以及镍按比例加入中频真空感应炉内进行熔炼,得到合金熔炼液;将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型,得到铸锭;将所述铸锭放置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第一次锻造处理,控制其锻造变形量35%~45%,得到锻造合金;将所述锻造合金进行冷却处理,并将冷却后的锻造合金重新置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第二次锻造处理,得到合金棒;将所述合金棒置于580~620℃下保温2.5~3.5小时,即得。在本专利技术实施例中,需要将碳置于直径20mm、壁厚2mm的纯铁管内,管的上面圆面用厚2mm的纯铁板焊接,并在一圆面上钻出直径2mm的小孔3个。将碳置于纯铁管内是考虑到工业化连续生产时,如果将碳直接加入到温度很高的熔炼容器内时一方面会造成碳的烧损;另一方面当真空炉启动抽真空时会吸出碳,从而会影响到最终合金中碳的含量。因此,将碳置于纯铁管内可以很好地防止碳因高温和抽真空而产生的损失,从而保证合金化学配方的准确。在本专利技术实施例中,镍铜合金中添加的铁的含量要考虑到装碳纯铁管的量。即添加的原料铁的含量应包括用于装碳的纯铁管的重量和配方中需要补足添加的铁的重量。在本专利技术的一个优选实施例中,上述将碳、铜、铁、锰、硅、硫以及镍按比例加入中频真空感应炉内进行熔炼,得到合金熔炼液的步骤,具体包括:将碳、铜、铁、锰、硅、硫以及镍按比例加入中频真空感应炉内,并加入除气剂,升温至1550~1650℃熔炼110~130分钟,再降温至1350~1450℃并保持35~45分钟,得到熔炼液;将所述熔炼液升温至1550~1650℃继续熔炼25~35分钟,再降温至1350~1450℃,并保持35~45分钟,得到合金熔炼液。在本专利技术实施例中,除气剂为含镁量为20%的镍镁合金或铜镁合金。其中,除气剂的加入量为合金材料总重量的0.08~0.16wt%;即除气剂中的镁、铜元素的加入量需要控制在每100公斤熔炼料加入100克~200克,高于200克/100公斤则会将镁元素引入熔炼合金而引起合金污染。由于加入的除气剂的量很少,在精炼过程中加入后绝大部分镁都会与氧结合而消耗掉,真正进入熔炼合金中的量小于ppm级,可以忽略不计,故由其引入到合金熔炼液引入镁元素杂质可以忽略不计,另外,以下具体实施例中所用除气剂均选为铜镁合金,用量控制为:每100公斤熔炼合金中加入的铜镁除气剂为100克。在本专利技术的一个优选实施例中,上述步骤将所述铸锭放置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第一次锻造处理,控制其锻造变形量35%~45%,得到锻造合金的步骤,具体为:将所述铸锭放置于电驴内加热至1150℃,保温4小时后进行第一次锻造处理,控制其锻造变形量40%,得到锻造合金。在本专利技术的一个优选实施例中,上述步骤将所述锻造合金进行冷却处理,并将冷却后的锻造合金重新置于电驴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍铜合金,其特征在于,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.3%;铜26.5~34%;铁1.5~2.5%;锰 1.5~2.0%;硅 0.1~0.5%;硫 0.025~0.05%;余量为镍。

【技术特征摘要】
1.一种镍铜合金,其特征在于,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.3%;铜26.5~34%;铁1.5~2.5%;锰1.5~2.0%;硅0.1~0.5%;硫0.025~0.05%;余量为镍。2.根据权利要求1所述的镍铜合金,其特征在于,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08~0.18%;铜27.6~30%;铁1.85~2.35%;锰1.7~1.9%;硅0.3~0.5%;硫0.025~0.03%;余量为镍。3.根据权利要求1所述的镍铜合金,其特征在于,包括以下重量百分比的合金元素:碳0.08%;铜29.5%;铁2.35%;锰1.9%;硅0.5%;硫0.025%;镍65.645%。4.一种如权利要求1~3任意一项权利要求所述的镍铜合金的制备方法,其特征在于,包括:将碳、铜、铁、锰、硅、硫以及镍按比例加入中频真空感应炉内进行熔炼,得到合金熔炼液;将所述合金熔炼液浇注到铸铁模具中成型,得到铸锭;将所述铸锭放置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第一次锻造处理,控制其锻造变形量35%~45%,得到锻造合金;将所述锻造合金进行冷却处理,并将冷却后的锻造合金重新置于电驴内加热至1100~1200℃,保温3.5~4.5小时后进行第二次锻造处理,得到合金棒;将所述合金棒置于580~620℃下保温2.5~3.5小时,即得。5.根据权利要求4所述的镍铜合金的制备方法,其特征在于,所述碳和铁加入至中频真空感应炉的步骤为:将碳置于纯铁管内,所述纯铁管的上圆面以纯铁板焊接,且所述上圆面钻有若干小孔,获得装碳纯铁管;将所述装碳纯铁管加入至中频真...

【专利技术属性】
技术研发人员:王雨李清涼袁兵李党国
申请(专利权)人:珠海国合融创科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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