液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法技术

液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法，其步骤为：（1）配料，（2）预涂层的制备：选取镍基合金粉末与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁；粘结剂采用热塑性有机粘结剂；（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热；（4）合金熔化：将步骤（1）所得到的铜及铜合金配料搅拌混合，采用真空高温熔化，得到熔融状金属铜及铜合金液；（5）液态模锻浸渗成型：铜及铜合金熔液浇注温度为1100℃～1250℃，模具及其型腔内镍基合金粉末预涂层预热温度为200℃～300℃；把铜及铜合金熔体浇入模具，凸模下行加压，冷却至室温顶出；获得铜及铜合金结构件。

【技术实现步骤摘要】
液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法
本专利技术属于铜及铜合金液模锻领域，具体是涉及液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的技术。
技术介绍
铜及铜合金零部件通常采用铸造工艺或金属模锻工艺制造，采用铸造工艺生产的产品容易产生缩孔、缩松、组织粗化，缺陷多，不利于机械强度的提高；而采用模锻工艺生产有些较复杂几何形状的产品又无法完成且能源消耗较大。液态模锻技术利用金属铸造时液态易流动成形的特点，结合热模锻技术，使金属液在模具型腔流动成形，并在较大的静压力作用下结晶凝固且产生塑性变形，强制性的消除因金属液态收缩、凝固收缩所形成的缩孔和缩松，以获得无任何铸造缺陷的各种液态模锻件。因此液态模锻件与铸件相比，易于消除铸造缺陷；与热模锻件相比，成型容易，所需成形压力小，即液态模锻制造工艺充分利用了铸造工艺与热模锻工艺的优势，同时也弥补了这两种工艺上的不足，可获得组织致密的高强度结构件。镍基合金涂层具有良好的工艺成型性、耐蚀耐磨和耐高温性，得到了广泛的应用，通过各种表面改性技术如热喷涂、熔覆、堆焊、浸渗、化学镀表面改性等工艺获得表面镍基合金复合层，复合层与基体的结合包括机械结合、冶金熔合、分子间结合等形式，镍基合金复合层明显提高了工件的物理、化学性能，延长了使用寿命。但在常见的镍基合金复合涂层摩擦磨损性能试验中，与机械结合的涂层相比，冶金熔合涂层结合强度远高于工况需求，更易满足高速、高温、高载等苛刻条件的要求。铜镍合金具备诸多独特的优势：优良的冷加工、热加工和可焊性；在较高温度和较低温度下均具有良好的机械性能；优异的抗海水侵蚀和冲刷腐蚀性能；卓越的耐海洋生物腐蚀的性能。因此，铜镍合金在海洋工程、船舶装备和电子装备等的应用范围及用量正在逐步扩大。液相浸渗法是把液态金属浸渗到增强体预制件中的一种方法；挤压浸渗是液相浸渗法的一种，同固相法和一般的真空压力浸渗法相比，挤压浸渗法工艺简单，在压力作用下，浸渗和冷却速度都变快。在采用加压浸渗即向铜液施加外界压力使之浸入镍基合金预涂层的方法,不仅可有效改善镍基合金预涂层与铜合金熔液的润湿性,而且由于铜合金液在压力下结晶,从而可以加速凝固过程，获得致密基体组织，并能简化工艺过程和提高生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法。本专利技术是液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法，其步骤为：步骤（1）配料：按照液态模锻加工铸造铜及铜合金的成分质量百分比，称取各种金属作为原材料进行配料；步骤（2）预涂层的制备：选取恰当质量百分比且粒径为60~90μm的镍基合金粉末与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁，预涂层厚度为0.5~2mm；步骤（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热，预热温度为200℃～300℃；步骤（4）合金熔化：将步骤（1）所得到的铜及铜合金配料进行搅拌混合，采用真空高温熔化，温度在铜及铜合金熔点1000℃以上时，得到熔融状金属铜及铜合金液；步骤（5）液态模锻浸渗成型：铜及铜合金熔液浇注温度为1100℃～1250℃、模具及其型腔内镍基合金粉末预涂层预热温度为200℃～300℃、液态模锻挤压比压值为40MPa～60MPa、充型速度为0.1～5mm/s、开始加压时间5s、保压时间30s；把熔炼好的铜及铜合金熔体浇入涂有预涂层的模具，凸模下行加压，金属液体在压力作用下渗入预涂层，气体从气孔排除，保压一段时间至液态金属完全凝固，冷却至室温顶出；获得具有0.5~1.0mm厚的表面冶金熔合浸渗铜镍合金层和0.5~1.5mm厚镍基合金层的组织致密、高强度、耐蚀、耐磨铜及铜合金结构件。本专利技术的有益效果是：是综合液态模锻工艺与浸渗工艺的优势而形成的一种新型工艺方法，该工艺方法将高强度结构件的成型与表面耐磨耐蚀熔合层的制备合为一个工艺过程，获得耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件。具体实施方式本专利技术是液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法，其步骤为：步骤（1）配料：按照液态模锻加工铸造铜及铜合金的成分质量百分比，称取各种金属作为原材料进行配料；步骤（2）预涂层的制备：选取恰当质量百分比且粒径为60~90μm的镍基合金粉末与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁，预涂层厚度为0.5~2mm；步骤（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热，预热温度为200℃～300℃；步骤（4）合金熔化：将步骤（1）所得到的铜及铜合金配料进行搅拌混合，采用真空高温熔化，温度在铜及铜合金熔点1000℃以上时，得到熔融状金属铜及铜合金液；步骤（5）液态模锻浸渗成型：铜及铜合金熔液浇注温度为1100℃～1250℃、模具及其型腔内镍基合金粉末预涂层预热温度为200℃～300℃、液态模锻挤压比压值为40MPa～60MPa、充型速度为0.1～5mm/s、开始加压时间5s、保压时间30s；把熔炼好的铜及铜合金熔体浇入涂有预涂层的模具，凸模下行加压，金属液体在压力作用下渗入预涂层，气体从气孔排除，保压一段时间至液态金属完全凝固，冷却至室温顶出；获得具有0.5~1.0mm厚的表面冶金熔合浸渗铜镍合金层和0.5~1.5mm厚镍基合金层的组织致密、高强度、耐蚀、耐磨铜及铜合金结构件。下面通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。实施例1：液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度纯铜结构件的方法，其步骤为：步骤（1）选料：原材料选用T1、T2电解铜（纯度≥99.95％）；步骤（2）预涂层的制备：选取镍基合金粉末成分组成为：C≤1.0％，Si4.0~5.0％，B3.5~4.0％，Cr＜18％，Fe＜13％，其余为Ni，粒径为60~90μm，熔点950~1060℃，与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁，预涂层厚度为0.5~2mm；步骤（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热，预热温度为200℃～300℃；步骤（4）纯铜熔炼：首先将高纯阴极铜和还原性物质活性炭一同加入到真空炉中，快速熔化，之后进行除气精炼，选用卤化钠为除气精炼剂，除气后温度升高至1300~1500℃，保温4~8分钟，通入高纯保护性气体氩气10~25s，保温静置5分钟，得到熔融状纯铜金属液；步骤（5）液态模锻浸渗成型：纯铜金属液浇注温度为1100℃～1200℃、模具及其型腔内镍基合金粉末预涂层预热温度为200℃～300℃、液态模锻挤压比压值为40MPa～60MPa、充型速度为0.1～5mm/s、开始加压时间5s、保压时间30s；把熔炼好的纯铜金属液浇入涂有预涂层的模具，凸模下行加压，金属液体在压力作用下渗入预涂层，气体从气孔排除，保压一段时间至液态金属完全凝固，冷却至室温顶出；获得具有0.5~1.0mm厚的表面冶金熔合浸渗铜镍合金层和0.5~1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法，其特征在于，其步骤为：/n步骤（1）配料：按照液态模锻加工铸造铜及铜合金的成分质量百分比，称取各种金属作为原材料进行配料；/n步骤（2）预涂层的制备：选取恰当质量百分比且粒径为60~90μm的镍基合金粉末与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁，预涂层厚度为0.5~2.0mm；镍基合金粉末成分组成为：C ≤1.0％，Si 4.0~5.0％，B 3.5~4.0％，Cr ＜18％，Fe＜13％，其余为Ni，粒度为60~90μm，熔点950~1060℃，粘结剂采用热塑性有机粘结剂；/n步骤（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热，预热温度为200℃～300℃；/n步骤（4）合金熔化：将步骤（1）所得到的铜及铜合金配料进行搅拌混合，采用真空高温熔化，温度在铜及铜合金熔点1000℃以上时，得到熔融状金属铜及铜合金液；/n步骤（5）液态模锻浸渗成型：铜及铜合金熔液浇注温度为1100℃～1250℃，模具及其型腔内镍基合金粉末预涂层预热温度为200℃～300℃、液态模锻挤压比压值为40MPa～60MPa、充型速度为0.1～5mm/s、开始加压时间5s、保压时间30s；把熔炼好的铜及铜合金熔体浇入涂有预涂层的模具，凸模下行加压，金属液体在压力作用下渗入预涂层，气体从气孔排除，保压一段时间至液态金属完全凝固，冷却至室温顶出；获得具有0.5~1.0mm厚的表面冶金熔合浸渗铜镍合金层和0.5~1.5mm厚镍基合金层的组织致密、高强度、耐蚀、耐磨铜及铜合金结构件。/n...

【技术特征摘要】
1.液模锻浸渗制备耐磨耐蚀高强度铜及铜合金结构件的方法，其特征在于，其步骤为：
步骤（1）配料：按照液态模锻加工铸造铜及铜合金的成分质量百分比，称取各种金属作为原材料进行配料；
步骤（2）预涂层的制备：选取恰当质量百分比且粒径为60~90μm的镍基合金粉末与粘结剂混合均匀，均匀涂抹在模具型腔内壁，预涂层厚度为0.5~2.0mm；镍基合金粉末成分组成为：C≤1.0％，Si4.0~5.0％，B3.5~4.0％，Cr＜18％，Fe＜13％，其余为Ni，粒度为60~90μm，熔点950~1060℃，粘结剂采用热塑性有机粘结剂；
步骤（3）预涂层的预热：将步骤（2）所得预涂层进行预热，将模具及其型腔内的镍基合金粉末预涂层一起预热，预热温度为200℃～300℃；
步骤（...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贵荣，潘照霞，李欧阳，宋文明，李亚敏，马颖，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62