一种含Ti锡青铜棒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含Ti锡青铜棒及其制备方法，其中，含Ti锡青铜棒按质量百分比计，由以下化学成分组成：Sn：1.0～4.0％、Zn：1.0～4.0％、Al：0.3～1.5％、Ti：0.1～1.5％、Si：0.1～1.0％、Cr：0.1～0.5％，Ca：0.02～0.6％、Mg：0.01～0.06％、P：0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。本发明专利技术含Ti锡青铜棒具有良好的可热锻性，其热加工效果好，且具有良好的抗腐蚀性能，制备的热锻零件可广泛用于抗腐蚀性能要求高的船舶、海洋、化工行业以及腐蚀环境恶劣的化工行业，也可用于弹性、耐磨性要求高的机械和仪表行业。

A bronze rod containing Ti tin and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含Ti锡青铜棒及其制备方法
本专利技术属于铜合金材料及工艺
，具体涉及一种含Ti锡青铜棒及其制备方法。
技术介绍
锡青铜在空气、海水中具有良好的耐腐蚀性能，广泛应用于各种海上阀门零件。国内在绍兴诸暨、江苏常州、海门、浙江昆山都有生产企业，上海、宁波青铜机加工厂家众多，总体上来说国内对翻砂机加工青铜需求总量达20～30万吨，其中的大部分阀门都是出口到国外。一般锡青铜阀门等零件主要是通过砂型铸造完成，但是砂型铸造方式存在以下问题：1、容易产生疏松，铸造组织不致密；2粉尘污染严重，工作环境不友好；3、产品成材率较低。锡青铜中加入铅可明显改善切削性能，但不能热加工，而且随着环保要求的提高，对于铅的控制越来越严苛。又如本申请人在先申请的专利号为CN201910556161.1(申请公布号为CN110241327A)中国专利技术专利申请《一种含Ti锡青铜棒及其制备加工和热处理工艺方法》，具体公开了含Ti锡青铜棒按质量百分比计，由以下化学成分组成：Sn:1.5～4.5％、Al:0.3～1.5％、Ti:0.5～2.5％、Si:0.1～1.0％、Cr:0.1～0.5％，Mg:0.01～0.06％、P:0.01～0.02％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质，由此得到的含Ti锡青铜棒具有较高的强度，但是热加工塑性不佳，热锻成型效果不理想。因此，急需要一种可以通过热锻工艺进行后续加工制备锡青铜阀门等零件的锡青铜棒。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种可热锻的含Ti锡青铜棒。本专利技术所要解决的第二个技术问题是，提供一种可热锻的含Ti锡青铜棒的制备方法。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种含Ti锡青铜棒，其特征在于：按质量百分比计，由以下化学成分组成：Sn：1.0～4.0％、Zn：1.0～4.0％、Al：0.3～1.5％、Ti：0.1～1.5％、Si：0.1～1.0％、Cr：0.1～0.5％，Ca：0.02～0.6％、Mg：0.01～0.06％、P：0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。优选地，各组分按质量百分比计为：Sn：1.5～3.5％、Zn：1.5～3.0％、Al:0.3～1.0％、Ti:0.3～1.0％、Si:0.1～1.0％、Cr:0.1～0.3％、Ca：0.1～0.4％、Mg:0.01～0.06％、P:0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。为了防止热锻时产生裂纹，所述杂质中含有Pb、Bi及Sb，其中，Pb＜0.02％、Bi＜0.01％、Sb＜0.01％。这些元素虽能改善切削性能，但是过量会产生裂纹，即材料热锻时会产生裂纹，因此采用上述范围。优选地，所述的P元素采用P-Cu合金中的P，所述P-Cu合金中的P含量为10～20％，所述的P-Cu合金的加入量为所加入的原料总量的0.1～0.3％。进一步优选，所述的Ca元素采用Al-Ca合金中的Ca，所述Al-Ca中的Ca含量为60～80％，所述Al-Ca的加入量为所加入的原料总量的0.03～0.75％。进一步优选，所述铜钛合金中Ti含量为50～75％，所述铜钛合金的加入量为所加入的原料总量的0.2～2.0％。本专利技术的可热锻含Ti锡青铜添加的元素原因在于：Ti：钛本身具有良好的耐腐蚀性能，而且也是晶粒细化剂的成分之一；Ti的加入能扩大锡青铜的热加工范围，提高热锻性能；Ti与Sn元素反应形成的第二相能有效提高锡青铜的强度；Zn：加入锌，可提高合金的流动性同时降低成本，但是过量Zn会导致锡青铜的耐腐蚀性下降。Al：可提高合金的流动性同时降低成本，同时Al本身耐腐蚀优异；Si和Ca：二者均能提高材料的切削性能，但需要适量控制。Cr：细化专利技术材料的晶粒，提高材料的机械性能。金属Mg和P：二者作为脱氧剂，能有效防止铸锭产生气孔，同时P还能有效提高熔体的流动性。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述含Ti锡青铜棒的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：1)配料：可首先按上述质量百分比称取电解铜、金属锡、锌、金属铝、金属铬，金属硅、金属镁，铜钛合金、P-Cu合金、Al-Ca合金；2)熔炼：首先将电解铜放入清洁后的熔化炉中加热熔化，熔炼过程中加入木炭覆盖，待电解铜熔化后进行保温，保温后加入金属锡和锌，待熔化后进行保温，随后加入金属Al，待融化后进行保温，随后升温至1300～1400℃，加入以紫铜管包覆的金属Cr，待熔化后保温，随后加入金属Si和冰晶石，待熔化后进行保温，随后开始捞渣，捞完渣后加入覆盖剂，随后将温度保持在1250～1350℃，加入Cu-Ti合金，待熔化后保温，最后加入金属镁、P-Cu合金及Al-Ca合金，待熔化后得到熔体；此外，在该步骤中，覆盖剂采用质量比为1:1的玻璃和硼砂；预先烘烤温度为350℃，预先烘烤时间为1h；3)半连铸铸造：控制熔体温度为1300～1400℃，并开始控制步骤2)中熔炼后铜液流出至结晶器内的量，启动牵引机，开始拉铸、并开启震动器，随后提高拉铸速度和冷却水的强度，直至进入稳速阶段，得到圆锭坯；4)热挤压、冷拉成型：半连铸圆锭坯放入带保护气体的挤压设备的炉中加热后进行挤压，得到挤压坯，挤压坯经剥皮得到表面光洁、无气孔、夹渣的棒坯，棒坯冷拉工艺得到最终棒材产品。在上述步骤1)中，待电解铜熔化后保温30～60min，待金属锡和锌熔化后保温15～30min，待金属Al熔化后保温10～20min，待金属Cr熔化后保温15～30min，待金属Si和冰晶石熔化后保温15～30min，待Cu-Ti合金熔化后保温5～15min。在上述步骤3)中，在流出至结晶器内的量占结晶器的三分之二时，开启牵引机，以拉铸速度为40～60mm/min开始拉铸，震动器的震动频率为20～50次/min，振幅为2～5mm。在上述步骤3)中，稳速阶段的铸造速度为80mm/min～120mm/min，水压为70Kpa～170Kpa，且在拉铸过程中，结晶器内液位保持稳定，结晶器内的液面与结晶器上口距离为10-20mm。在上述步骤4)中，半连铸圆坯在加热温度为800～850℃，保温为60～120min后进行挤压。与现有技术相比，本专利技术含Ti锡青铜棒通过Zn、Ca、Ti等元素的加入及控制，且各组分之间的相互配合能够具有良好的可热锻性，其热加工效果好；此外，Ti及Al元素的加入，使得锡青铜具有良好的抗腐蚀性能，如此，制备的热锻零件可以广泛用于抗腐蚀性能要求高的船舶、海洋、化工行业以及腐蚀环境恶劣的化工行业，也可用于弹性、耐磨性要求高的机械和仪表行业。附图说明图1为本专利技术实施例一的热锻成型产品的结构示意图；图2为本专利技术实施例二的热锻成型产品的结构示意图；图3为本专利技术实施例三的热锻成型产品的结构示意图；图4为图3机加工后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Ti锡青铜棒，其特征在于：按质量百分比计，由以下化学成分组成：/nSn：1.0～4.0％、Zn：1.0～4.0％、Al：0.3～1.5％、Ti：0.1～1.5％、Si：0.1～1.0％、Cr：0.1～0.5％，Ca：0.02～0.6％、Mg：0.01～0.06％、P：0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种含Ti锡青铜棒，其特征在于：按质量百分比计，由以下化学成分组成：
Sn：1.0～4.0％、Zn：1.0～4.0％、Al：0.3～1.5％、Ti：0.1～1.5％、Si：0.1～1.0％、Cr：0.1～0.5％，Ca：0.02～0.6％、Mg：0.01～0.06％、P：0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。


2.根据权利要求1所述的含Ti锡青铜棒，其特征在于：各组分按质量百分比计为：Sn：1.5～3.5％、Zn：1.5～3.0％、Al:0.3～1.0％、Ti:0.3～1.0％、Si:0.1～1.0％、Cr:0.1～0.3％、Ca：0.1～0.4％、Mg:0.01～0.06％、P:0.01～0.06％，余量为Cu以及总量不大于0.3％的杂质。


3.根据权利要求1或2所述的含Ti锡青铜棒，其特征在于：所述杂质中含有Pb、Bi及Sb，其中，Pb＜0.02％、Bi＜0.01％、Sb＜0.01％。


4.根据权利要求3所述的含Ti锡青铜棒，其特征在于：所述的P元素采用P-Cu合金中的P，所述P-Cu合金中的P含量为10～20％，所述的P-Cu合金的加入量为所加入的原料总量的0.1～0.3％。


5.根据权利要求4所述的含Ti锡青铜棒，其特征在于：所述的Ca元素采用Al-Ca合金中的Ca，所述Al-Ca中的Ca含量为60～80％，所述Al-Ca的加入量为所加入的原料总量的0.03～0.75％。


6.根据权利要求5所述的含Ti锡青铜棒，其特征在于：所述铜钛合金中Ti含量为50～75％，所述铜钛合金的加入量为所加入的原料总量的0.2～2.0％。


7.一种权利要求6所述的含Ti锡青铜棒的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：
1)配料：
可首先按...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑良玉，欧阳好，傅杰，巢国辉，曹慧军，张宝，
申请(专利权)人：宁波金田铜业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33