一种电力设备用新型铜基合金合金材料制造技术

一种电力设备用新型铜基合金合金材料，铜基合金合金材料的成分包含铝、磷、锑、镁、硅、锡、锌、镍和铜，其中，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝：1‑3％，磷：0.1‑0.5％，锑：1‑3％，镁：0.2‑0.5％，硅：1‑2％，锡：6‑8％，锌：1‑2％，镍：4‑6％，余量为铜。本发明专利技术的电力设备用新型铜基合金合金材料，通过添加镁元素来取代铅元素，在保持或不明显地降低原含铅锡青铜切削性及耐磨减摩性的基础上，取代含有铅元素的铜合金。采用垂直连续铸造的方法提高熔炼产品的生产效率，降低损耗，节约成本，同时实现可替代现有含铅元素铜合金的无铅铜基合金合金材料。

A new copper base alloy material for power equipment

【技术实现步骤摘要】
一种电力设备用新型铜基合金合金材料
本专利技术涉及合金材料，特别是涉及一种电力设备用新型铜基合金合金材料。
技术介绍
含铅铜合金之所以具有好的切削性能和减摩耐磨性能，主要是由于铅在铜合金中以单项存在，在切削时起到良好的断屑作用；在摩擦磨损环境下，由于铅的剪切强度非常低，铜合金零件表面的铅使得含铅铜合金的摩擦系数比较低。所以，铅元素在黄铜合金中较普遍使用。由于含铅铜合金零件在使用中存在着铅溶出问题，造成环境污染，因此研究环保型铜合金正普遍展开。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电力设备用新型铜基合金合金材料，在保持或不明显地降低原含铅锡青铜切削性及耐磨减摩性的基础上，取代含铅元素的铜合金。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种电力设备用新型铜基合金合金材料，铜基合金合金材料的成分包含铝、磷、锑、镁、硅、锡、锌、镍和铜，其中，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝：1-3％，磷：0.1-0.5％，锑：1-3％，镁：0.2-0.5％，硅：1-2％，锡：6-8％，锌：1-2％，镍：4-6％，余量为铜。优选地，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝：1.2-2.8％，磷：0.13-0.48％，锑：1.1-2.8％，镁：0.22-0.49％，硅：1.1-1.8％，锡：6.2-7.8％，锌：1.1-1.9％，镍：4.2-5.8％，余量为铜。优选地，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝：1.5-2.6％，磷：0.18-0.43％，锑：1.4-2.6％，镁：0.25-0.43％，硅：1.3-1.6％，锡：6.5-7.3％，锌：1.3-1.7％，镍：4.5-5.5％，余量为铜。优选地，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝：2.3％，磷：0.37％，锑：1.8％，镁：0.35％，硅：1.5％，锡：7.1％，锌：1.4％，镍：4.8％，余量为铜。一种电力设备用新型铜基合金合金材料的制备方法，包含以下步骤：步骤一：按照配比将磷铜合金、锡、锌、锑、硅、镍置于工频电炉内进行真空熔炼，加热完全熔化之后，在真空状态下保温；步骤二：将金属铝和镁按照比例添加到保温后的步骤一的合金溶液中，并立即用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉，进一步保温；步骤三：用德国进口斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行成分检验；步骤四：再次保温后，重新升温，并开启工频电炉的振动装置，采用垂直连铸方法铸造成毛坯合金管材；步骤五：用光锭机对毛坯合金管材进行表面加工，采用2500吨双动挤压机挤压，得到挤压后的合金管材；步骤六：退火，用箱式退火炉对挤压后的合金管材进行退火处理；步骤七：探伤，将挤压并退火完成的合金管材进行探伤；步骤八：表面处理，将退火完成的合金管材进行车铣，包装并入库。优选地，步骤一中的加热温度为1150℃-1200℃，保温温度为1100℃，保温时间为30-40分钟。优选地，步骤二中的石墨粉的厚度为15-20cm，进一步保温的保温时间为30-40分钟。优选地，步骤四中的再次保温的保温时间为20-30分钟，重新升温的温度为1200℃。优选地，步骤五中的挤压机挤压时合金锭加热温度为180℃-200℃，挤压温度为500℃，挤压速度为4mm/s。优选地，步骤六中的退火温度为100℃-200℃，退火时间为30-40分钟。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果有：1、通过添加镁元素来取代铅元素，利用添加的镁元素在铜合金中形成弥散分布的单独相，这些相在切削时起到断屑作用，从而改善了铜合金的切削加工性能，在保持或不明显地降低原含铅锡青铜切削性及耐磨减摩性的基础上，取代含有铅元素的铜合金。2、生产工艺是将镁、锡、锌、铜按照一定的成分配比，在适当的温度下，通过连续铸造毛坯锭，用挤压机挤压而生产出完全能够取代含有铅元素的铜合金棒材。采用垂直连续铸造的方法有效的利用保温炉内部的溶液，降低水平连续铸造时候残留炉底溶液的数量，以此提高熔炼产品的生产效率，降低损耗，节约成本，同时实现可替代现有含铅元素铜合金的无铅铜基合金合金材料。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，下面接合实施例，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用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的电力设备用新型铜基合金合金材料，铜基合金合金材料的成分包含铝(Al)、磷(P)、锑(Sb)、镁(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)、锌(Zn)、镍(Ni)和铜(Cu)，其中，铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：铝(Al)：1-3％，磷(P)：0.1-0.5％，锑(Sb)：1-3％，镁(Mg)：0.2-0.5％，硅(Si)：1-2％，锡(Sn)：6-8％，锌(Zn)：1-2％，镍(Ni)：4-6％，余量为铜(Cu)。本专利技术提供的电力设备用新型铜基合金合金材料的制备方法，包含以下步骤：步骤一：按照配比将磷铜合金、锡(Sn)、锌(Zn)、锑(Sb)、硅(Si)、镍(Ni)置于工频电炉内进行真空熔炼，加热到1150℃-1200℃完全熔化之后，在真空状态下保温到1100℃，保温时间为30-40分钟；步骤二：将金属铝和镁按照比例添加到保温后的步骤一的合金溶液中，并立即用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在合金液体上面覆盖厚度为15-20cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止氧化，进一步保温，保温时间为30-40分钟；步骤三：用德国进口斯派克直读光谱仪对从工频电炉内取出的样品进行三到六次成分检验，以确定合金溶液的合金成分在规定范围之内；步骤四：再次保温20-30分钟后，重新升温到1200℃，并开启工频电炉的振动装置，采用垂直连铸方法铸造成外径245mm、内径195mm、长度550mm的毛坯合金管材；步骤五：用光锭机对毛坯合金管材进行表面加工，加工后表面光洁外径240mm、内径200mm、长度540mm；采用2500吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为180℃-200℃，挤压温度为500℃，挤压速度为4mm/s；经过多次挤压后合金管材外径230mm、公差±1mm，内径210mm、公差±1mm；步骤六：退火，用箱式退火炉对挤压后的合金管材进行退火处理，退火温度为100℃-200℃，退火时间为30-40分钟；步骤七：探伤，将挤压并退火完成的合金管材进行探伤，探伤比例为100％；步骤八：表面处理，将退火完成的合金管材进行车铣，使合金管材内外光滑，外径228mm、公差±0.5mm，内径212mm、公差±0.5mm，长度500mm、公差±1mm，包装并入库。实施例一：按重量百分比为：铝(Al)：1％，磷(P)：0.1％，锑(Sb)：1％，镁(Mg)：0.2％，硅(Si)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力设备用新型铜基合金合金材料，其特征在于，所述铜基合金合金材料的成分包含铝、磷、锑、镁、硅、锡、锌、镍和铜，其中，所述铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：所述铝：1-3％，所述磷：0.1-0.5％，所述锑：1-3％，所述镁：0.2-0.5％，所述硅：1-2％，所述锡：6-8％，所述锌：1-2％，所述镍：4-6％，余量为所述铜。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力设备用新型铜基合金合金材料，其特征在于，所述铜基合金合金材料的成分包含铝、磷、锑、镁、硅、锡、锌、镍和铜，其中，所述铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：所述铝：1-3％，所述磷：0.1-0.5％，所述锑：1-3％，所述镁：0.2-0.5％，所述硅：1-2％，所述锡：6-8％，所述锌：1-2％，所述镍：4-6％，余量为所述铜。


2.根据权利要求1所述的电力设备用新型铜基合金合金材料，其特征在于，所述铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：所述铝：1.2-2.8％，所述磷：0.13-0.48％，所述锑：1.1-2.8％，所述镁：0.22-0.49％，所述硅：1.1-1.8％，所述锡：6.2-7.8％，所述锌：1.1-1.9％，所述镍：4.2-5.8％，余量为所述铜。


3.根据权利要求1所述的电力设备用新型铜基合金合金材料，其特征在于，所述铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：所述铝：1.5-2.6％，所述磷：0.18-0.43％，所述锑：1.4-2.6％，所述镁：0.25-0.43％，所述硅：1.3-1.6％，所述锡：6.5-7.3％，所述锌：1.3-1.7％，所述镍：4.5-5.5％，余量为所述铜。


4.根据权利要求1所述的电力设备用新型铜基合金合金材料，其特征在于，所述铜基合金合金材料的各成分组成按重量百分比分别为：所述铝：2.3％，所述磷：0.37％，所述锑：1.8％，所述镁：0.35％，所述硅：1.5％，所述锡：7.1％，所述锌：1.4％，所述镍：4.8％，余量为所述铜。


5.一种上述权利要求1-4中任一项所述的电力设备用新型铜基合金合金材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：按照配比将磷铜合金、锡、锌、锑、硅、镍置于工频电炉内进行真空熔炼，加热完全熔化之后，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，赵勇，陈静，
申请(专利权)人：苏州天兼新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32