【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铜合金，具体涉及一种铅青铜合金及其制备方法。
技术介绍
1、铅青铜c18700为高导易切削的铜合金，具有高导电率和优良的切削性能，冷热加工性能好，易焊接，耐腐蚀等特点。铅青铜c18700是含铅的一种铜合金，铅含量为0.7-1.5，主要生产工艺为半连续铸造+热挤压的方式生产，由于铅的熔点只有327℃，而挤压温度是远远高于铅的熔点的，在挤压的过程中pb是已熔融状态、游离存在于材料的晶界位置，相当于在材料中形成一个个孔洞，致使材料的表面强度降低，当挤压温度和挤压速度过快时，材料表面与导轨之间会产生较大的摩擦力，当摩擦力大于材料表面强度时，材料就会发生开裂。因此在现有技术中，通过降低挤压温度和挤压速度来减少材料的开裂以降低废品率，但降低挤压温度和挤压速度严重降低生产效率，不利于企业的大批量生产。
2、在应用领域方面，铅青铜c18700主要应用在焊割嘴，铅青铜c18700主要的加工方式为车削，使用环境为高温、高电流和耐磨损的场景下，因此对材料的车削、导电、抗高温软化及摩擦磨损性能有较高要求。虽然铅青铜c18700有较高的导电率和较好的车削性能，但是其抗高温软化和摩擦磨损性能较差，和紫铜相近，使用寿命较短，尤其是当铅青铜c18700应用在焊割嘴行业时，需要更换焊割嘴的频率为10-15次/天，每个焊割嘴的使用寿命仅仅在30min左右，因此需要提高材料的使用寿命。
3、专利号为cn116334441a的中国专利公开了一种易切削高导电无氧铅铜合金及其制备方法，该铅铜合金的质量百分比组成为p：0.003％～0.
4、上述专利只是解决了焊接和氢脆问题，并没有解决产品在较高挤压速度下的批量生产开裂的问题，并且其抗高温软化性能较低，无法满足焊割嘴行业更高的温度要求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种铅青铜合金，该铅青铜合金棒材具有较好的力学性能、导电率和车削性能的同时，还具有较高的软化温度和较低的摩擦系数。
2、本专利技术提供了一种铅青铜合金，所述铅青铜合金的各组分重量百分比分别为：pb：0.4－0.7％，si：0.1－0.2％，ce：0.4-0.7％，余量为cu；
3、所述铅青铜合金的微观组织由α、cepb3、ce5pb3和si相组成。
4、本专利技术通过引入适量的ce和pb形成高熔点化合物cepb3和ce5pb3，熔点为1000－1200℃，从而解决了高温挤压过程中由于pb熔点较低导致的表面开裂的问题，提高了材料的强度、抗高温软化和耐磨性能。引入适量的si元素，由于形成si硬质点从而进一步提高材料的强度、抗高温软化和耐磨性能。
5、本专利技术提供的稀土ce和pb元素在材料中形成cepb3和ce5pb3，是一种弥散强化相，均匀分布在晶界上，熔点较高，挤压过程中不会发生熔化，解决了因挤压温度高和挤压速度快导致的开裂问题。其次阻碍位错的滑移，在cepb3和ce5pb3相的位置产生位错塞积，产生弥散强化作用，提高材料的强度和耐高温软化性能。另外cepb3和ce5pb3相在摩擦磨损的过程中会形成固体润滑膜，减少了铜基体的脱落，增加了材料的耐磨性能。
6、本专利技术提供的pb含量为0.4－0.7％，若pb的含量高于0.7％，则较为容易形成游离铅，材料会因挤压温度高和速度快产生开裂，当pb含量低于0.4％时，由于形成的cepb3和ce5pb3较少导致材料车削性能较差。ce含量在0.4－0.7％，当ce的含量>0.7％时，熔炼时铜水较为粘稠，不利于铸锭的牵引。当ce含量<0.4％时，基体中残存的pb游离质点较多，增加挤压开裂的风险，cepb3和ce5pb3的数量减少，弥散强化效果减弱，降低了材料的强度、抗高温软化和耐磨性能。进一步的，ce：pb的重量比为1：1－1：1.2，cepb3相的取向为{221}，ce5pb3相的取向为{193}，cepb3相尺寸为0.5－1.5um，ce3pb5相的尺寸为1－3um。合适尺寸的ce5pb3相和cepb3相起到弥散强化的作用，从而提高了本专利技术提供的铅青铜合金的力学性能。
7、本专利技术提供的si元素能够产生弥散强化，以单个质点的形式均匀分布在基体中，是一种硬质点，对位错的滑移起到阻碍作用，提高材料的强度和抗高温软化性能。在实际的使用过程中，si与cepb3和ce3pb5的润滑膜共同起到耐磨的作用，减少了摩擦磨损过程铜基体的脱落。在车削性能方面，si质点、cepb3相和ce3pb5相均是断屑点，提高材料的车削性能。当si含量>0.2％时，其对电子的散射作用增强，导电率会下降较多，无法满足大电流连接器的使用。当si含量<0.1％时，弥散分布的si质点数量急剧减少，其强度、抗高温软化、耐磨、车削性能都会下降，无法满足焊割嘴材料的应用。特别的是：si相的取向为{111}，为密排面，内部原子结构排列从晶态向非晶态变换时间较短，切削力最小，易切削和耐高温。si+cepb3+ce3pb5相的数量为17000-25000个/mm2，si相的尺寸为2－4um。si的数量过多会影响铅青铜的导电性能。
8、进一步的，所述铅青铜合金的抗拉强度为460－490mpa，导电率为84－85％iacs，软化温度为420－440℃，摩擦系数为0.08－0.12，车削性能为85－87％c36000。
9、本专利技术还提供了一种铅青铜合金的制备方法，包括：
10、(1)按照所述的铅青铜合金的各组分重量百分比进行配料、熔炼、半连续铸造得到铸锭；
11、(2)将铸锭进行挤压得到挤压坯料，所述挤压工艺为：挤压温度为700－900℃，挤压速度为7－10mm/s；
12、(3)对挤压坯料进行拉拔得到铅青铜合金。
13、进一步的，在步骤(1)中，所述熔炼的温度为1200－1250℃。
14、进一步的，在步骤(1)中，所述半连续铸造的牵引速度50－60mm/min，冷却水流量为14－17m3/h，冷却水温度为20－25℃。
15、进一步的，在步骤(2)中，挤压比为8－488，挤压坯料规格为φ8－90mm。
16、进一步的，在对挤压坯料进行拉拔之前，对挤压坯料进行酸洗。洗去挤压表面产生的氧化皮，防止后道拉丝加工量过大将氧化皮压入表层，导致材料加工后呈现起皮。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
18、本专利技术通过加入适量的pb和ce形成高熔点化后物cepb3和ce5pb3，从而尽量减少游离的pb，避免在高温挤压过程中由于pb的低熔点导致材料边的开裂，提高了材料的强度、抗高温软化和耐磨性能；本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铅青铜合金，其特征在于，所述铅青铜合金的各组分重量百分比分别为：Pb：0.4－0.7％，Si：0.1－0.2％，Ce：0.4-0.7％，余量为Cu；
2.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，Ce与Pb的重量比为1：1－1：1.2。
3.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，CePb3相尺寸为0.5－1.5um，Ce3Pb5相的尺寸为1－3um。
4.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，Si相的取向为{111}。
5.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，Si+CePb3+Ce3Pb5相的数量为17000－25000个/mm2。
6.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，Si相的尺寸为2－4um。
7.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，所述铅青铜合金的抗拉强度为460－490MPa，导电率为84－85％IACS，软化温度为420－440℃，摩擦系数为0.08－0.12，车削性能为85－87％C36000。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的铅青
9.根据权利要求8所述的铅青铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述熔炼的温度为1200－1250℃。
10.根据权利要求8所述的铅青铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，挤压比为8－488，挤压坯料规格为Φ8－90mm。
...【技术特征摘要】
1.一种铅青铜合金，其特征在于，所述铅青铜合金的各组分重量百分比分别为：pb：0.4－0.7％，si：0.1－0.2％，ce：0.4-0.7％，余量为cu；
2.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，ce与pb的重量比为1：1－1：1.2。
3.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，cepb3相尺寸为0.5－1.5um，ce3pb5相的尺寸为1－3um。
4.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，si相的取向为{111}。
5.根据权利要求1所述的铅青铜合金，其特征在于，si+cepb3+ce3pb5相的数量为17000－25000个/mm2。
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：段超男，刘喆，张宝，欧阳好，熊义，
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：
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