一种高流动性铸造用锡青铜及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高流动性铸造用锡青铜及其制造方法，该高流动性铸造用锡青铜以熔炼QSn7‑0.1的原材料为原料，其内还含有占2.4%‑2.5%质量分数的镍、1%‑3%质量分数的锌、0.15%‑0.21%质量分数的磷。本发明专利技术的高流动性铸造用锡青铜经济性好、流动性好、自补缩能力强、致密性好、纯净度高。 1

【技术实现步骤摘要】
一种高流动性铸造用锡青铜及其制造方法
本专利技术涉及铜材冶炼加工领域，尤其涉及一种高流动性铸造用锡青铜及其制造方法。
技术介绍
锡青铜耐蚀、耐磨，有较好的力学性能和工艺性能，并能很好地焊接和钎焊，冲击时不产生火花，是铸造收缩率最小的有色金属合金，可用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，但即使是这样，仍有很多需要采用铜进行浇铸但由于形状过于复杂或最小壁厚过薄的零件无法实现一次性精密成型浇铸。因此，市面上急需一种经济性好、流动性好、自补缩能力强、致密性好、纯净度高的高流动性铸造用锡青铜及其制造方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种经济性好、流动性好、自补缩能力强、致密性好、纯净度高的高流动性铸造用锡青铜及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高流动性铸造用锡青铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备熔炼QSn7-0.1的原材料、质量为所有原材料总质量2.4%-2.5%的纯镍粉、足量纯锌锭、磷的分质量为所有原材料总质量0.15%-0.21%的磷铜；②设备及工装准备：准备石墨搅拌装置、内置料筒的真空熔炼设备、陶瓷坩埚、坯模；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的纯锌锭加热至锌锭完全熔化成锌液，然后将锌液刷涂在陶瓷坩埚表面，刷涂厚度1mm-2mm，获得锌底坩埚；②将阶段1）步骤①准备的熔炼QSn7-0.1的原材料与纯镍粉混合交搅拌均匀后装入锌底坩埚中，然后将锌底坩埚放入真空熔炼设备炉腔中，将磷铜放入真空熔炼设备内的料筒中；③真空熔炼设备升温至700℃后以不超过5℃/min人速率缓慢加热至1100℃-1120℃，然后保温至锌底坩埚内的混合原料完全熔化，获得熔池；④开启石墨搅拌装置，以100rpm-120rpm的速率高速搅拌熔液，然后分三次、每次间隔3min，将磷铜等份加入熔池中；⑤磷铜加入完毕后，提升石墨搅拌装置的搅拌速率至150rpm-180rpm，持续6min-8min，获得待浇金属液；⑥将真空熔炼设备以20℃/min-25℃/min的速率快速降至1020℃-1050℃，然后将待浇金属液以8%/s的体积比速率浇铸在坯模中，冷却后即获得所需高流动性铸造用锡青铜。采用上述方法制造的高流动性铸造用锡青铜，以熔炼QSn7-0.1的原材料为原料，其内还含有2.4%-2.5%质量分数的镍、1%-3%质量分数的锌、0.15%-0.21%质量分数的磷。与现技术比较，本专利技术由于采用了上述方案，具有以下优点：（1）目前我国国家标准中没有含镍的锡青铜牌号，但根据俄罗斯相关材料学说及我国现有的大量锡青铜铸造研究资料可知一定质量比的Ni可以起到细化晶粒、强化基体、减少偏析、提高铸件密度及提高性能等作用，能明显改善铸造用锡青铜坯的铸造件性能。本专利技术的申请人在长期的长产实践中验证得知，单独针对含锡量5%-8%范围的锡青铜而言，在镍含量不超过2.5%质量分数的情况下多多益善，不会影响铸造成型性能还能明显提升铸造件的综合性能。（2）现有技术中的锡青铜铸造极易形成锡偏析，这是由于锡青铜的凝固方式为糊状凝固，在凝固过程中锡的扩散速度很慢，初晶固溶体最大能够溶解6%的锡，在凝固后期，由于扩散困难和晶间补缩不足，易造成锡的偏析及分散性缩松与缩孔等缺陷。本专利技术通过控制升温速率和提升降温速率，辅以快速搅拌及真空熔炼，极大地减少了铸锭中的原始锡偏析，同时减少了气孔和杂质，由于在铸造中锡的扩散较慢，因此母料的均匀度就在很大程度上直接影响铸造件的均匀度，因此本专利技术相较于常规技术的锡青铜锭具有更优异的铸造性能。（3）本专利技术创新性地分三次加入磷铜，这是由于在生产实践中发现，一次加入的磷铜由于体积大且投入过于集中，磷进行铜合金液后极难扩散，同时由于常识，磷铜先从外围熔化然后逐渐深入，也在很大程度上影响了铜合金中磷浓度的均匀性（投入磷铜的区域浓度高、远离该区域的浓度低），而在铸造中，磷是起到提升铜合金液流动性和补缩能力的决定性元素，因此磷的均匀性至关重要。因此本专利技术通过三次、小批量投入磷对改善铜锭中磷浓度的均匀性有很大帮助。（4）本专利技术在熔炼用的陶瓷坩埚表面刷涂锌具体来说有三个作用，一是锌本身能提升铜的综合机械性能，二是含有少量锌的铜流动性比不含锌的铜要稍高，同时铜锭的熔化温度也更稳定可控，三是少量锌的加入可以明显减少气孔。（5）采用的是低于现的技术的熔炼温度和浇铸温度，这是由于要获得好的铸造母料，保持母料出炉时的状态及降低母料氧化程度也是非常关键的，本身较低的熔炼温度辅以快速冷却及低温均匀浇铸，可以更好地保持坯锭的出炉状态，利于后期作为母料用于铸造。具体实施方式实施例1：一种高流动性铸造用锡青铜，以熔炼QSn7-0.1的原材料为原料，其内还含有2.4%质量分数的镍、1%质量分数的锌、0.15%质量分数的磷。上述高流动性铸造用锡青铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备熔炼QSn7-0.1的原材料、质量为所有原材料总质量2.4%的纯镍粉、足量纯锌锭、磷的分质量为所有原材料总质量0.15%的磷铜；②设备及工装准备：准备石墨搅拌装置、内置料筒的真空熔炼设备、陶瓷坩埚、坯模；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的纯锌锭加热至锌锭完全熔化成锌液，然后将锌液刷涂在陶瓷坩埚表面，刷涂厚度1mm，获得锌底坩埚；②将阶段1）步骤①准备的熔炼QSn7-0.1的原材料与纯镍粉混合交搅拌均匀后装入锌底坩埚中，然后将锌底坩埚放入真空熔炼设备炉腔中，将磷铜放入真空熔炼设备内的料筒中；③真空熔炼设备升温至700℃后以不超过5℃/min人速率缓慢加热至1100℃，然后保温至锌底坩埚内的混合原料完全熔化，获得熔池；④开启石墨搅拌装置，以100rpm的速率高速搅拌熔液，然后分三次、每次间隔3min，将磷铜等份加入熔池中；⑤磷铜加入完毕后，提升石墨搅拌装置的搅拌速率至150rpm，持续6min，获得待浇金属液；⑥将真空熔炼设备以20℃/min的速率快速降至1020℃，然后将待浇金属液以8%/s的体积比速率浇铸在坯模中，冷却后即获得所需高流动性铸造用锡青铜。实施例2：一种高流动性铸造用锡青铜，以熔炼QSn7-0.1的原材料为原料，其内还含有2.5%质量分数的镍、3%质量分数的锌、0.21%质量分数的磷。上述高流动性铸造用锡青铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备熔炼QSn7-0.1的原材料、质量为所有原材料总质量2.5%的纯镍粉、足量纯锌锭、磷的分质量为所有原材料总质量0.21%的磷铜；②设备及工装准备：准备石墨搅拌装置、内置料筒的真空熔炼设备、陶瓷坩埚、坯模；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的纯锌锭加热至锌锭完全熔化成锌液，然后将锌液刷涂在陶瓷坩埚表面，刷涂厚度2mm，获得锌底坩埚；②将阶段1）步骤①准备的熔炼QSn7-0.1的原材料与纯镍粉混合交搅拌均匀后装入锌底坩埚中，然后将锌底坩埚放入真空熔炼设备炉腔中，将磷铜放入真空熔炼设备内的料筒中；③真空熔炼设备升温至700℃后以不超过5℃/min人速率缓慢加热至1120℃，然后保温至锌底坩埚内的混合原料完全熔化，获得熔池；④开启石墨搅拌装置，以120rpm的速率高速搅拌熔液，然后分三次、每次间隔3m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高流动性铸造用锡青铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种高流动性铸造用锡青铜的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1）生产前准备①原料准备：准备熔炼QSn7-0.1的原材料、质量为所有原材料总质量2.4%-2.5%的纯镍粉、足量纯锌锭、磷的分质量为所有原材料总质量0.15%-0.21%的磷铜；②设备及工装准备：准备石墨搅拌装置、内置料筒的真空熔炼设备、陶瓷坩埚、坯模；2）原材料冶炼①将阶段1）步骤①准备的纯锌锭加热至锌锭完全熔化成锌液，然后将锌液刷涂在陶瓷坩埚表面，刷涂厚度1mm-2mm，获得锌底坩埚；②将阶段1）步骤①准备的熔炼QSn7-0.1的原材料与纯镍粉混合交搅拌均匀后装入锌底坩埚中，然后将锌底坩埚放入真空熔炼设备炉腔中，将磷铜放入真空熔炼设备内的料筒中；③真空熔炼设备升温至700℃后以不超过5℃/min人速率缓慢加热至1100℃-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝阳，连超燕，杨月红，林方杰，徐东荣，戴春光，
申请(专利权)人：宁波华成阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33