一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，包括如下步骤：S1、磁控细晶连铸：将铜、锡、若干合金元素混合熔化均匀得到含铜锡系合金熔体，将铜锡系合金熔体保温，利用电磁场驱动铜锡系合金熔体强迫流动，冷却并进行连铸，得到铜锡系合金连铸坯锭；S2、多道次轧制：对S1步骤得到的铜锡系合金连铸坯锭表面进行铣面、多道次轧制，得到铜锡系合金带材；S3、终态热处理：将S2步骤得到的铜锡系合金带材进行打卷、在惰性气氛下热处理、冷却，得到铜锡系合金产品。与现有技术相比，本发明专利技术制备方法可以充分细化脆性析出相，改善铸坯材料的加工性能，省略传统工艺中长时高温固溶环节，大大降低制备过程的能耗。大大降低制备过程的能耗。大大降低制备过程的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法


[0001]本专利技术涉及铜合金材料
，尤其是涉及一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法。

技术介绍

[0002]铜锡系合金，特别是锡磷青铜，其又作为一种成本较低的铜锡合金体系，由于强度高、韧性好，同时具有优异的耐磨、耐腐蚀以及导电性能，被广泛应用于轴承轴瓦材料、耐蚀海水管道、电信号传输连接器、高速电气化铁路接触线等重要工业领域。由于锡磷青铜合金固/液相线温差极大，在传统连铸生产过程中常会出现脆性富锡相在铸坯表面的逆偏析和枝晶间的微观偏析，这些缺陷将严重影响后续的材料加工过程，导致在后续的轧制、挤压等工艺过程中很容易产生轧制裂纹等问题，导致成材率极低，显著影响了企业的经济效益。
[0003]专利CN114875270A公开了锡磷青铜合金及其制备方法，该制备方法中通过对铸坯采取均匀化热处理工艺，即对铸坯进行固溶处理，促进富锡相的回溶；固溶温度范围为680～720℃，保温时间为6～10h，待达到保温时间后对均匀化坯料进行淬火处理，并控制出炉后入水时间在30s以内来解决宏/微观成分偏析。虽然工业化生产过程中所采用的高温长时固溶的方法在一定程度上能解决宏/微观成分偏析的问题，但该固溶工序能耗极高、耗时较长，严重影响产线生产节奏及工厂经济效益。而铜合金制备加工企业一直是高耗能企业，优化工艺、提升成材率、降低能耗对其至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服现有铜锡系合金连铸制备过程中常见的富锡相的逆偏析和成分偏析，需要采用高温长时固溶来提升加工性能等不足，而提供一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，即电磁连铸
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多道次轧制
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热处理的磁控短流程新工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案为提供了一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、磁控细晶连铸：
[0008]将铜、锡、若干合金元素混合熔化均匀得到铜锡系合金熔体，将铜锡系合金熔体保温，利用电磁场驱动铜锡系合金熔体强迫流动，冷却并进行连铸，得到铜锡系合金连铸坯锭；
[0009]S2、多道次轧制：
[0010]对S1步骤得到的铜锡系合金连铸坯锭表面进行铣面、多道次轧制，得到铜锡系合金带材；
[0011]S3、终态热处理：
[0012]将S2步骤得到的铜锡系合金带材进行打卷、在惰性气氛下热处理、冷却，得到铜锡
系合金产品。
[0013]在一些具体实施方式中，于S1步骤，合金元素选自磷、铁、铝中的任意一种或多种。
[0014]在一些具体实施方式中，于S1步骤，当合金元素中含有磷、铁、铝时，磷的质量为总质量的0.001wt％
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0.5wt％，铁的质量为总质量的0.01wt％
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1wt％，铝的质量为总质量的0.001wt％
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0.01wt％，锡的质量为总质量的0.1wt％
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18wt％，其余量为铜的质量。
[0015]在一些具体实施方式中，于S1步骤，保温的温度为1100℃～1300℃。
[0016]在一些具体实施方式中，于S1步骤，电磁场的输入电流为1～500A，输入频率为1～60Hz。
[0017]在一些具体实施方式中，于S1步骤，冷却使得铜锡系合金熔体至凝固。
[0018]在一些具体实施方式中，于S1步骤，连铸的形式选自水平、立式或立弯式中的任意一种。
[0019]在一些具体实施方式中，于S1步骤，铜锡系合金连铸坯锭选自圆坯、方坯、带坯、板坯、管坯、异型坯、棒坯中的任意一种。
[0020]在一些具体实施方式中，于S2步骤，轧制的温度为室温。
[0021]在一些具体实施方式中，于S2步骤，轧制的变形量范围为1％～99％。
[0022]在一些具体实施方式中，于S3步骤，热处理的温度为200～500℃，热处理时间为0.1～10h，热处理时的气氛为氩气。
[0023]本专利技术的技术方案之二为提供一种铜锡系合金，其基于上述技术方案之一所述的制备方法。
[0024]本专利技术通过电磁连铸
‑
多道次轧制
‑
热处理的磁控短流程新工艺，省去了传统工艺中高温(如650～750℃)长时(6～10h)的固溶环节，通过磁控细晶技术在合金熔体中感生出旋转方向的电磁力，促使液态金属的运动，主要是形成旋转搅拌，打碎正在生长的枝晶，使得凝固形核增加，晶粒/枝晶细化，偏析得到改善，富锡相得到细化，制备出晶粒、枝晶、脆性富锡相三细化的高品质均匀铸坯，有效改善脆性相粗大所导致的轧制开裂问题，大幅度提升铜锡系合金的加工性能，从而可以在省略固溶处理的前提下，对铜锡系合金铸坯直接进行多道次轧制复合热处理工艺，并得到最终铜锡系合金产品。且由于省去了传统的固溶处理阶段，使得铜锡系合金中锡固溶量的下降，使得制备得到的铜锡系合金产品的电导率将显著优于传统工艺。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0026](1)铜锡系合金熔体凝固过程中会在铸坯表面和枝晶间析出脆性富锡相而导致其轧制易开裂等问题，现有工业生产中常采用650～750℃、6～10h的高温长时固溶手段来促进脆性富锡相的回溶，从而改善该类合金铸态组织的加工性能。而本专利技术方法提出将电磁细晶技术应用于铜锡系合金的连铸过程，充分细化铸坯组织中的晶粒、枝晶及脆性富锡相，从而有效改善铸坯材料的加工性能，避免轧制等塑性变形过程中开裂等问题。
[0027](2)如图1所示，传统铜锡系合金产品的生产需经历传统连铸
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固溶
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多道次轧制
‑
热处理等工艺，而本专利技术的制备方法，可以将铜锡系合金产品的生产流程缩短为电磁连铸
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多道次轧制
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热处理，中间省略了高温(如650
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750℃)长时(6～10h)的固溶环节，这可以大大降低企业能耗和生产成本，加快生产节奏。
[0028](3)本专利技术制备得到的锡磷青铜产品的力学性能与传统工艺相当，但由于本专利技术
的制备方法中省略了固溶处理阶段，使得铜基体中锡的固溶量下降，这将导致本专利技术制备得到的锡磷青铜合金产品电导率显著优于传统工艺制备得到的锡磷青铜合金产品。
[0029](4)本专利技术应用广泛，均可用于如铜锡、铝锡等凝固过程中出现脆性析出相，且需要通过固溶手段促进脆性相回溶，从而改善加工性能的合金。通过本专利技术方法可以充分细化脆性析出相，改善铸坯材料的加工性能，省略传统工艺中长时高温固溶环节，大大降低制备过程的能耗。
附图说明
[0030]图1为本专利技术制备方法的流程图。
[0031]图2为本专利技术制备方法的装置。
[0032]图3为实施例1与对比例1的宏观金相组织对比图片。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、磁控细晶连铸：将铜、锡、若干合金元素混合熔化均匀得到铜锡系合金熔体，将铜锡系合金熔体保温，利用电磁场驱动铜锡系合金熔体强迫流动，冷却并进行连铸，得到铜锡系合金连铸坯锭；S2、多道次轧制：对S1步骤得到的铜锡系合金连铸坯锭表面进行铣面、多道次轧制，得到铜锡系合金带材；S3、终态热处理：将S2步骤得到的铜锡系合金带材进行打卷、在惰性气氛下热处理、冷却，得到铜锡系合金产品。2.根据权利要求1所述的一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，其特征在于，于S1步骤，合金元素选自磷、铁、铝中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种铜锡系合金的工业化磁控细晶连铸短流程制备方法，其特征在于，于S1步骤，当合金元素中含有磷、铁、铝时，磷的质量为总质量的0.001wt％
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0.5wt％，铁的质量为总质量的0.01wt％
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1wt％，铝的质量为总质量的0.001wt％
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0.01wt％，锡的质量为总质量的0.1wt％
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【专利技术属性】
技术研发人员：钟云波，沈喆，罗博轶，丁彪，梁元鑫，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：