锆和锶复合微合金化的镍铝青铜及其制备方法技术

一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜及其制备方法，其特征是所述的制品主要由镍铝青铜，锆（Zr）（质量百分比为0.02~0.085%）和锶（Sr）（质量百分比为0.018~0.063%）组成。该合金的制备工艺流程为：首先，将镍铝青铜熔化后，依次加入Al-Sr中间合金和Al-Zr中间合金；其次，待全部熔化后，加入淸渣剂（除去杂质），接着通入高纯氮气精炼；最后，倒入浇包，静置后除渣并浇铸成锭；即可获得锆和锶复合微合金化的镍铝青铜。与常规镍铝青铜相比，本发明专利技术的具有组织细小，硬度和抗腐蚀性提高，摩擦系数显著下降，在海上舰船螺旋桨、海水泵、海上石油平台、海水管路系统、机械模具以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套、涡轮等领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝青铜合金及其制备方法，尤其是一种新型镍铝青铜合金及其制备方法，具体地说是一种。
技术介绍
镍铝青铜具有极佳的耐腐蚀性能和摩擦学性能，是制造船舶螺旋桨、泵、阀、以及水下紧固件的重要材料。随着工业的发展，对镍铝青铜材料的性能提出了更高的要求。众所周知，合金化及微合金化是提高合金组织与性能的有效手段。从镍铝青铜的成分(铜(Cu) 77 82%，锰(Mn) O. 5 4. 0%,铝(Al) 7. 0 11· 0%,铁(Fe) 2. 0 6· 0%,镍(Ni) 3.(Γ6. 0%，锌(Zn) ￡1.0%，余量为杂质元素)来看，该合金尚未进行微合金化。锆(Zr)加入到铝青铜合金中，在合金凝固过程中锆(Zr)元素与Al形成Al3Zr (熔点1580°C)等高熔点物相，对铜合金的后续凝固起到非均质形核作用，细化合金组织，在合金凝固后的后续冷却过程中锆(Zr)元素还会从铜合金中析出，并与Cu元素形成金属间化合物(b相等)，与Al元素形成金属间化合物Al3Zr等，对合金起强化作用，并阻止晶粒长大。锶(Sr)是一种活性元素，并且在铝青铜中的固溶度极小。向铝青铜中加入微量锶(Sr)不仅能有效净化熔体、提高元素的分布均匀性，而且在合金凝固后的冷却过程中生成SrCu5、SrCu等金属间化合物，强化合金，此外还对锆(Zr)元素的烧损起到保护作用。到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的锆和锶复合微合金化的镍铝青铜可供使用，这一定程度上制约了我国海上舰船螺旋桨、海水泵、海上石油平台、海水管路系统、模具以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套、涡轮等机械零件的高速发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是在镍铝青铜主要成分的基础上，通过添加微量锆元素和锶元素，专利技术一种高性能的镍铝青铜及其制备方法。本专利技术的技术方案之一是 一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜，其特征在于它主要由锆(Zr)、锶(Sr)和镍铝青铜组成，其中，锆(Zr)的质量百分比为O. 02、. 085%，锶(Sr)的质量百分比为O.018、. 063%，余量为镍铝青铜，各组份的质量百分比之和为100%。所述的镍铝青筒主要由铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、锰(Mn)、锌(Zn)、铁(Fe)组成，其中，镍(Ni)的质量百分比为3. 0 6· 0%，铝(Al)的质量百分比为7. (TlI. 0%，锰(Mn)的质量百分比为O. 5 4. 0%，锌(Zn)的质量百分比为￡1. 0%,铁(Fe)的质量百分比为2. (Γ6. 0%,余量为铜(Cu)和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。本专利技术的技术方案之二是 一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜的制备方法，其特征是首先，将镍铝青铜熔化后,依次加入Al-Sr中间合金和Al-Zr中间合金，在添加过程中必须按所列次序添加，即必须等前一种中间合金熔化后再加入后一种中间合金；其次，待全部熔化后，加入淸渣剂(除去杂质)，接着通入高纯氮气精炼；最后，倒入浇包，静置后除渣并浇铸成锭；即可获得锆和锶复合微合金化的镍铝青铜。所述的Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为8. 901% 10. 879%，Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为3. 699% 4. 521%。所述的Al-Sr中间合金中Sr的最佳质量百分比为9. 89%, Al-Zr中间合金中Zr的最佳质量百分比为4. 11%。本专利技术的有益效果是 (I)本专利技术锆和锶复合微合金化的镍铝青铜，具有组织晶粒细小、硬度高、抗腐蚀性好、摩擦系数低等特点。如本专利技术锆和锶复合微合金化的镍铝青铜(以实施例一为例)，其硬度(HV)为216. 025HV,比常规镍铝青铜(以对比例一为例)的硬度212. 125 HV提高了 1.8% ；再如，按国标GB 10124-88 (均匀腐蚀试验方法)，其在3. 5% NaCl (试验温度为20°C )溶液中的均匀腐蚀速率为O. 02353 mm/a (以实施例一为例)，比常规镍铝青铜(以对比例一为例) 的均匀腐蚀速率O. 02424 mm/a降低了 3. 0%。(2)本专利技术锆和锶复合微合金化的镍铝青铜(以实施例一为例)，在高频往复摩擦磨损试验机上(频率20Hz，载荷IN，时间lOmin，冲程O. 8^1mm,摩擦对偶件为直径4 mm的Si3N4球)的干摩擦系数为O. 0245，比常规镍铝青铜(以对比例一为例)的干摩擦系数O. 0272降低了 9. 93% ;在3. 5%NaCl溶液中的湿摩擦系数为O. 0232 (以实施例一为例)，比常规镍铝青铜(以对比例一为例)的湿摩擦系数O. 0251降低了 13. 6%，摩擦系数大幅降低。(3)本专利技术通过大量的试验获得了理想的制备方法，尤其是通过采用按次序加入各中间合金的方法来控制各组份含量，按本专利技术的工艺能容易地得到符合要求的微合金化的镍铝青铜材料。(4)本专利技术公开了一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜的制备方法，一定程度上打破了国外对高性能镍铝青铜的技术封锁，可满足我国大型舰船螺旋桨、水泵、阀门、海水淡化设备等领域的需求。附图说明图I是本专利技术实施例一的锆和锶复合微合金化的镍铝青铜金相组织。图2是本专利技术对比例一的常规镍铝青铜金相组织。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例一 如图I所示。一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜，其制备方法 按7. 1206kg配制为例。首先，将7kg自制(见对比例一)或市售镍铝青铜(成分78. 65Cu，1.05Mn，9. 94A1，5. 8Fe,4. 54Ni，0. 64Zn，实施例中所有元素符号前的数字均表示质量百分比，下同)熔化后依次加入35. 4gAl-Sr中间合金(89. 85%Α1，9· 89%Sr (也可在8.901% 10. 879%之间选择，下同)，0. 16%Fe，0. 10%Si) (Sr 的损失率约为 40%)、85· 2g Al-Zr 中间合金(95. 69%A1,4.ll%Zr (也可在3· 699% 4· 521%之间选择)，O. 20%Fe, O. 10%Si ) (Zr的损失率约为8%)，所述的中间合金可直接从市场上购置，也可采用常规方法自行配制，熔化过程中等前一种中间合金熔化后再加入后一种中间合金；待全部熔化后，加入淸渣剂(除去杂质)，接着通入高纯氮气精炼3min ;最后，倒入浇包，静置保温f5min后，除渣并浇铸成锭；即获得锆和锶复合微合金化的镍铝青铜。本实施例的镍铝青铜经光谱实际测量成分为4. 46% Ni，10. 06% Al，I. 03 % Mn，6%Fe,O. 6%Zn,0. 048% Zr,O. 03% Sr，余量为铜和少量杂质元素。本实施例的镍铝青铜组织细小(图1)，其硬度(HV)为216. 025HV，按国标GB10124-88 (均匀腐蚀试验方法)，其在3. 5% NaCl (试验温度为20°C )溶液中的均匀腐蚀速率为O. 02353 mm/a，在高频往复摩擦磨损试验条件下，与Si3N4球对摩时，在空气中的干摩擦系数为O. 0245，在3. 5%NaCl溶液中的湿摩擦系数为O. 0232。 实施例二。一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜，其制备方法 按7. 1206kg配制为例。首先，将7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆和锶复合微合金化的镍铝青铜，其特征在于：它主要由锆（Zr）、锶（Sr）和镍铝青铜组成，其中，锆（Zr）的质量百分比为0.02~0.085%，锶（Sr）的质量百分比为0.018~0.063%，余量为镍铝青铜，各组份的质量百分比之和为100%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何峰明，何峰林，丁志红，许晓静，潘励，陈树东，王宏宇，楚满军，
申请(专利权)人：镇江金叶螺旋桨有限公司，
类型：发明
国别省市：