專利名稱：鈦銅合金材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金，特別是涉及一種鈦銅合金，用以替代鈹青銅。
背景技術(shù)：
鈹青銅具有百年以上的發(fā)展歷程，在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是精密儀器儀表制造業(yè)占有舉足輕重的作用，然而，由于鈹青銅的原料鈹含量稀少，僅占地殼中的0.0005％，因此，其價格非常昂貴，鈹在配制配金的生產(chǎn)中，特別是在熔化工序具有很大的毒性，危害操作者的健康，另外，鈹青銅生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)，工序多，流線長，不僅如此，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。由于鈹青銅具有上述缺點，因此需要有一種新的銅基彈性材料問世以取代之。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機械強度高、彈性好、耐磨性和耐蝕性高的鈦銅合金材料，以及該材料的生產(chǎn)方法。
采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的鈦銅合金材料，主要由5-6％的Ti、93-94％的Cu以及0.5-1％的第三元素，經(jīng)熔鑄、軋制制成，所述的第三元素為Al或Fe或Cr或Cd，構(gòu)成三元素合金。
鈦銅合金的生產(chǎn)方法，包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效處理，工藝步驟熔鑄工藝將93-94％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5-6％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為8-12分鐘，隨即投入0.5-1％的第三元素，即Al或Fe或Cr或Cd，靜止8-12分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度7-12秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度800-850℃，保溫時間不低于5小時，加熱方式隨爐升溫，然后進(jìn)行熱軋。
熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％、軋制道次12-14次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸4.5-5m/m，末軋溫度不低于600℃；淬火工藝此步分兩種處理方式(1)半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間10-30分(2)成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間10-20分鐘酸洗工藝淬火后的半成品需要進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H28O4和70％水，酸洗溫度60-80℃以上，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率40-50％，最大80％以上，寬展度3-6％；時效處理工藝方法有二其一是真空時效處理，所用設(shè)備管式真空爐，時效處理溫度350-400℃，時效處理時間2-3小時，時效方式；以100-150℃/小時升溫，在10-3t以上真空度下進(jìn)行，經(jīng)保溫后降至80℃，破真空出爐；其二是石蠟液爐時效處理，所用設(shè)備石蠟爐，時效溫度350℃-400℃，時效時間2-3小時，時效處理方式蠟液在90℃下裝料排除氣體，以100℃/小時升溫，經(jīng)保溫后降至80℃以下出爐。
本發(fā)明與合金相比，不僅價格便宜，而且強度高，彈性好，同時還具有良好的耐磨性，耐蝕性及可焊性。
具體實施例方式
實施例一本發(fā)明的鈦銅合金材料，由5.4％的Ti、93.8％的Cu及0.8％的Al經(jīng)熔鑄、軋制制成Cu-Ti-Al三元素合金。
鈦銅合金的生產(chǎn)方法，包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效，工藝步驟熔鑄工藝將93.8％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5.4％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為10分鐘，隨即投入0.8％的第三元素Al，靜止10分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度10秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度800-850℃，保溫時間6小時，加熱方式隨爐升溫，然后進(jìn)行熱軋。
熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％、軋制道次13次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸5m/m，末軋溫度650℃；淬火工藝此步分兩種處理方式(1)半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間20分(2)成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間15分鐘酸洗工藝淬火后的半成品進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H2SO4和70％的水，酸洗溫度80℃，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率45％，寬展度5％；
時效處理工藝采用真空時效處理，所用設(shè)備管式真空爐，時效處理溫度350-400℃，時效處理時間2-3小時，時效處理方式；以100-150℃/小時升溫，在10-3t以上真空度下進(jìn)行，經(jīng)保溫后降至80℃，破真空出爐。
實施例二本發(fā)明的鈦銅合金材料，由5.6％的Ti、93.4％的Cu及1％的Al經(jīng)熔鑄、軋制制成Cu-Ti-Fe三元素合金。
鈦銅合金的生產(chǎn)方法，包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效，工藝步驟熔鑄工藝將93.4％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5.6％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為8分鐘，隨即投入1％的第三元素Fe，靜止10分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度8秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行長時期加熱，隨即熱軋，加熱溫度800-850℃，保溫時間8小時，加熱方式隨爐升溫。
熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％、軋制道次13次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸5m/m，末軋溫度600℃；淬火工藝此步分兩種處理方式(1)半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間15分(2)成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間20分鐘酸洗工藝淬火后的半成品進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H2SO4和70％的水，酸洗溫度70℃，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率45％，寬展度5％；時效工藝采用石蠟液爐時效處理，所用設(shè)備石蠟爐，時效處理溫度350℃-400℃，時效處理時間2.5小時，時效處理方式蠟液在90℃下裝料排除氣體，以100℃/小時升溫，經(jīng)保溫后降至80℃以下出爐。
權(quán)利要求
1.鈦銅合金材料，其特征是由5-6％的Ti、93-94％的Cu以及0.5-1％的第三元素，經(jīng)熔鑄、軋制制成，所述的第三元素為Al或Fe或Cr或Cd，構(gòu)成三元素合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦銅合金材料，其特征是由5.4％的Ti、93.8％的Cu及0.8％的Al經(jīng)熔鑄、軋制制成Cu-Ti-Al三元素合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦銅合金材料，其特征是由5.6％的Ti、93.4％的Cu及1％的Al經(jīng)熔鑄、軋制制成Cu-Ti-Fe三元素合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效處理工藝步驟熔鑄工藝將93-94％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5-6％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為8-12分鐘，隨即投入0.5-1％的第三元素，即Al或Fe或Cr或Cd，靜止8-12分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度7-12秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度800-850℃，保溫時間不低于5小時，加熱方式隨爐升溫，然后進(jìn)行熱軋；熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％；軋制道次12-14次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸4.5-5m/m，末軋溫度不低于600℃；淬火工藝此步分兩種處理方式A、半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間10-30分B、成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間10-20分鐘酸洗工藝淬火后的半成品需要進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H2SO4和70％的水，酸洗溫度60-80℃以上，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率40-50％，最大80％以上，寬展度3-6％；時效處理工藝采用真空時效處理，所用設(shè)備管式真空爐，時效處理溫度350-400℃，時效處理時間2-3小時，時效處理方式；以100-150℃/小時升溫，在10-3t以上真空度下進(jìn)行，經(jīng)保溫后降至80℃，破真空出爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦銅合金的生產(chǎn)方法，其特征在于包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效，工藝步驟熔鑄工藝將93.8％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5.4％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為10分鐘，隨即投入0.8％的第三元素Al，靜止10分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度10秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行加熱，加熱溫度800-850℃，保溫時間6小時，加熱方式隨爐升溫，然后進(jìn)行熱軋；熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％、軋制道次13次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸5m/m，末軋溫度650℃；淬火工藝此步分兩種處理方式A、半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間20分B、成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間15分鐘酸洗工藝淬火后的半成品進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H2SO4和70％的水，酸洗溫度80℃，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率45％，寬展度5％；時效處理工藝采用真空時效處理，所用設(shè)備管式真空爐，時效處理溫度350-400℃，時效處理時間2-3小時，時效處理方式；以100-150℃/小時升溫，在10-3t以上真空度下進(jìn)行，經(jīng)保溫后降至80℃，破真空出爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦銅合金的生產(chǎn)方法，其特征在于包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效，工藝步驟熔鑄工藝將93.4％的Cu放入真空感應(yīng)爐中熔化，待Cu料熔化后立即投入5.6％的Ti料，轉(zhuǎn)動爐體增大液面便于排氣，排氣時間為8分鐘，隨即投入1％的第三元素Fe，靜止10分鐘，即可澆注，澆注溫度1100-1150℃；澆注速度8秒/塊；起模后立即水淬；均勻化處理工藝將過飽和表面鑄錠置于10KW電爐中進(jìn)行長時期加熱，隨即熱軋，加熱溫度800-850℃，保溫時間8小時，加熱方式隨爐升溫；熱軋工藝在Φ335m/n三輥軋機上進(jìn)行，總加工率90％、軋制道次13次中間經(jīng)二次加熱，軋制尺寸5m/m，末軋溫度600℃；淬火工藝此步分兩種處理方式A、半成品淬火氬氣保護，水淬；所用設(shè)備H45箱式電爐淬水介質(zhì)水淬火溫度800-850℃加熱時間15分B、成品淬火氬氣保護，油淬所用設(shè)備直式管狀爐淬火介質(zhì)液態(tài)石蠟或變壓器油淬火溫度800-850℃加熱時間20分鐘酸洗工藝淬火后的半成品進(jìn)行酸洗，酸洗液為10％HNO3、20％H2SO4和70％的水，酸洗溫度70℃，酸洗后進(jìn)行水洗；冷軋工藝半成品軋制在Φ380m/n二輥機進(jìn)行；成品軋制在四輥軋機上進(jìn)行，加工率45％，寬展度5％；時效工藝采用石蠟液爐時效處理，所用設(shè)備石蠟爐，時效處理溫度350℃-400℃，時效處理時間2.5小時，時效處理方式蠟液在90℃下裝料排除氣體，以100℃/小時升溫，經(jīng)保溫后降至80℃以下出爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的鈦銅合金材料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的時效工藝采用石蠟液爐時效處理，所用設(shè)備石蠟爐，時效溫度350℃-400℃，時效時間2-3小時，時效處理方式蠟液在90℃下裝料排除氣體，以100℃/小時升溫，經(jīng)保溫后降至80℃以下出爐。
全文摘要
鈦銅合金材料，其特征在于主要由5.8－6.1％的Ti、93.9－94.2％的Cu經(jīng)熔鑄、軋制制成，還可加入0.5－1％的第三元素，該第三元素為Al或Fe或Cr或Cd，構(gòu)成三元素合金；鈦銅合金材料的生產(chǎn)方法，包括熔鑄、均勻化處理、熱軋、淬火、酸洗、冷軋、時效處理工藝步驟。本發(fā)明與合金相比，不僅價格便宜，而且強度高，彈性好，同時還具有良好的耐磨性，耐蝕性及可焊性。
文檔編號C22F1/08GK101050492SQ200710011310
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者趙景財, 夏曙光 申請人:趙景財, 夏曙光