專利名稱：一種銅鋅鎳鈷銦合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接材料，具體說是涉及一種特別適用于對硬質(zhì)合金進(jìn)行焊接的銅鋅鎳鈷銦合金及其制造方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金在工業(yè)生產(chǎn)和社會生活中的應(yīng)用日益廣泛，由于其硬度高、紅硬性好、耐磨性好、耐磨損性優(yōu)良、價格低、性價比優(yōu)越，硬質(zhì)合金在現(xiàn)代工業(yè)材料中的有不可替代的重要位置。在切削工具、鉆探工具、勘探工具、采掘工具、粉末冶金等方面取得了廣泛的應(yīng)用。
硬質(zhì)合金在應(yīng)用領(lǐng)域要么以機(jī)械鑲嵌形式、要么以釬焊形式與鋼基體連接成一體。硬質(zhì)合金的廣泛應(yīng)用很大程度上依賴于釬焊技術(shù)和釬焊材料的發(fā)
展。我國每年用于釬焊硬質(zhì)合金的黃銅釬料大約有5000噸，產(chǎn)值4億元。目前在釬焊硬質(zhì)合金時，應(yīng)用最多的簡單黃銅，以H60、 H62、 H68最多，這類合金一般銅加工廠均能生產(chǎn)，材料成本低、獲取方便。
為了改善普通黃銅對硬質(zhì)合金的潤濕性，采用錫黃銅釬焊，典型的合金成分是Cu60Zn39Snl。為了預(yù)防這類釬料在釬焊時脫鋅形成氣孔，采用錫黃銅加硅形成新的合金HS221,合金HS221的成分是Cu60Zn38.5Snl.2Si0.3。為了降低釬料熔點(diǎn)，鄭州機(jī)械研究所在1990年開發(fā)了 Cu53Zn28Mnl7SnSi，但這種釬料的錳含量太高，只能用于鹽浴釬焊。
為了提高釬縫的強(qiáng)度，采用錳黃銅釬焊，典型的釬料成分是Cu58Zn38Mn(行業(yè)內(nèi)稱HL105或L105)。為了預(yù)防硬質(zhì)合金脫鈷在L105的基礎(chǔ)上添加鈷，形成新型合金Cu58Zn38Co2Mn2。
上述三類含錳釬料在火焰釬焊和爐中釬焊時，在釬縫處易形成焊渣。為此，國外公司開發(fā)了 Cu62Zn34Ni3Mnl釬料，這種釬料的熔化溫度偏高，釬焊時會造成硬質(zhì)合金的氧化和熱應(yīng)力殘存。
上述釬料有的可以解決釬縫強(qiáng)度問題但釬焊溫度高；有的可以降低釬焊溫度，但是釬縫強(qiáng)度低；有的可以解決釬縫強(qiáng)度和釬焊溫度問題，但容易造成硬質(zhì)合金脫鈷。因而研究開發(fā)一種高強(qiáng)度、高塑性、低熔點(diǎn)的銅基釬料是解決硬質(zhì)合金釬焊難題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處研究開發(fā)一種具有高強(qiáng)度、高塑性、低熔點(diǎn)的特點(diǎn)的銅鋅鎳鈷銦合金及其制造方法。本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明的銅鋅鎳鈷銦合金包括下述重量百分比的原料銅CU: 43~65%、
鋅Zn: 28~45%、鎳Ni: 1 15%、鈷Co: 0.3~4%、銦In: 0.1 2%、錳Mn:0.08~4%、硅Si: 0.05~0.3%、錫Sn: 0 2%、銀Ag: 0 20/0、以及由鈰Ce與鑭La以重量比2:3的比例混合而成的Re: 0.03 0.07°/0。
本發(fā)明的制造方法包括下述步驟
a、 將高熔點(diǎn)金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cu熔煉成中間合金Al、 A2;所述中間合金Al是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；
b、 將脫氧元素硅Si、錳Mn分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B(yǎng)l、B2;所述中間合金B(yǎng)1是由重量比的Cu83:Sil7組成；所述中間合金B(yǎng)2是由重量比的Cu70:Mn30組成；
c、 將易氧化金屬Re與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金C;所述銅Cu與Re的重量比為80:20;
d、 將剩余量的銅Cu在中頻爐中烙化后，當(dāng)爐中銅液溫度上升到1450K后加入中間合金A1、 A2中的任意一種或全部，充分融合后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋；將金屬液繼續(xù)加熱，金屬液溫度上升到1500K 1550K后再加入該合金的回爐料CuZnNiCoIn (回爐料是本合金的邊角料，其成分與待煉的合金相同)，充分融合后將爐溫降到1350K 1450K加入中間合金B(yǎng)l、 B2中的任意一種或全部，再依次加入金屬銀、鋅、錫和銦，待爐溫降到1250K 1350K再加入中間合金C，充分脫氧融合并靜置50分鐘。
e、 將爐溫上升到1370K 1450K噴火除氣，采用連續(xù)鑄造形成銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠。本發(fā)明中所述碎玻璃與冰晶石的重量比1: 1。所述銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠橫截面有兩種形式， 一種是直徑12毫米的棒， 一種是橫截面100X10毫米的方坯。
本發(fā)明中所述的棒狀合金經(jīng)過軋制、拉拔減徑成細(xì)絲；所述方坯狀合金經(jīng)過軋制成薄帶。軋制或者拉拔中間需要酸洗和退火。酸洗液采用常溫的
15~20%的硫酸溶液。退火溫度900K 800K，退火時間90min;每道次降低退火溫度10K 20K，成品后退火溫度為650K 600K，退火時間50min。
本發(fā)明的銅鋅鎳鈷銦合金是在釬焊領(lǐng)域現(xiàn)有的Cu、 Zn、 Ni、 Mn的合金系基礎(chǔ)上引入Co、提高Ni、降低Mn。 Co對硬質(zhì)合金的潤濕性是所有金屬中最優(yōu)異的，而且Co的引入可以防止釬焊時硬質(zhì)合金脫鈷；提高Ni、降低Mn就是用Ni替換Mn，其結(jié)果是強(qiáng)度和塑性都有提高，但是釬料熔點(diǎn)也隨之升高。弓l入In可以降低熔點(diǎn)；以前銅釬料中降熔點(diǎn)一般加入Sn，但是Sn的加入會迅速降低釬料的塑性，而In對銅釬料的塑性影響小于錫。
本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的銅鋅鎳鈷銦合金與同類型的銅釬料相比具有強(qiáng)度高、塑性高、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，作為釬料用于釬焊硬質(zhì)合金時，具有釬縫強(qiáng)度高、塑性好、疲勞性好、釬焊溫度低、防止硬質(zhì)合金脫鈷等特點(diǎn)。
本發(fā)明的合金制成銅焊絲焊條用于火焰釬焊時，具有操作方便、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。該合金制成窄帶用于自動感應(yīng)釬焊時，可以大大提高生產(chǎn)效率。該合金深加工成圓片或矩形片時用于截齒等硬質(zhì)合金工具釬焊時，可以大大提高釬縫強(qiáng)度，提高工具使用壽命。
另外，本發(fā)明的合金與低銀釬料相比，釬縫強(qiáng)度高、塑性好、成本低；與普通的銅釬料相比，有熔化溫度低、氣孔少、夾渣少、焊縫可靠性高的特
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1
a、按重量百分比取Cu: 46%; Zn: 40°/。； Ni: 11%; Co: 1%; In:0.8%; Mn: 0.6%; Si: 0.15%; Sn: 0.4%;由鈰Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混合而成的Re: 0.05%;
b、 將高熔點(diǎn)金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cu熔煉成中間合金Al、 A2;所述中間合金A1是由重量比的Cu50:Ni50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；
c、 將脫氧元素硅Si、錳Mn分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B(yǎng)l、B2;所述中間合金B(yǎng)1是由重量比的Cu83:Sil7組成；所述中間合金B(yǎng)2是由重量比的Cu70:Mn30組成；
d、 將易氧化金屬Re與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金C;所述銅Cu與Re的重量比為80:20;
e、 將剩余量的銅Cu在中頻爐中熔化后，當(dāng)爐中銅液溫度上升到1450K后加入中間合金A，充分融合后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋，所述碎玻璃與冰晶石的重量比1: 1;將金屬液繼續(xù)加熱，金屬液溫度上升到1500K 1550K后再加入該合金的回爐料CuZnNiCoIn(回爐料是本合金的邊角料，其成分與待煉的合金相同)，充分融合后將爐溫降到1350K 1450K加入中間合金B(yǎng)，再依次加入金屬銀、鋅、錫和銦，待爐溫降到1250K 1350K再加入中間合金C，充分脫氧融合并靜置50分鐘。
f、 將爐溫上升到1370K 1450K噴火除氣，采用連續(xù)鑄造形成銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠。
所述銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠橫截面有兩種形式， 一種是直徑12毫米的棒，一種是橫截面IOOXIO毫米的方坯。
本發(fā)明中所述的棒狀合金經(jīng)過軋制、拉拔減徑成細(xì)絲；所述方坯狀合金經(jīng)過軋制成薄帶。軋制或者拉拔中間需要酸洗和退火。酸洗液采用常溫的15~20%的硫酸溶液。退火溫度卯0K 800K，退火時間90min;每道次降低退火溫度10K 20K，成品后退火溫度為650K 600K，退火時間50min。
在以下實(shí)施例2至8中除步驟a有所不同外，其余步驟均同于實(shí)施例1。
實(shí)施例2
按重量百分比取Cu: 49%; Zn: 38%; M: 10%; Co: 1%;In: 0.8
%; Mn: 0.7%; Si: 0.15%; Ag: 0.3%;由鈰Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混合而成的Re: 0.05%。實(shí)施例3
按重量百分比取Cu: 52%; Zn: 38%; Ni: 8%; Co: 0.8%;In: 0.3
Mm 0.2%; Si: 0.15%; Sn: 0.5%;由鈰Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混合而成的Re: 0.05%。實(shí)施例4
按重量百分比取Cu: 54%; Zn: 37%; Ni: 6%; Co: 1%;In: 0.5%;
Mn: 1%; Si: 0.1%; Ag: 0.35%;由鈽Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混合而成的Re: 0.05%。
實(shí)施例5
按重量百分比取Cu:%; Mn: 1.2%; Si: 0.1%;
例混合而成的Re: 0.05%。實(shí)施例6
按重量百分比取CU:%; Mn: 2%; Si: 0.05%;例混合而成的Re: 0.05%。
實(shí)施例7
按重量百分比取Cu:Mn: 1.8%; Si: 0.1%; Ag:
合而成的Re: 0.05%。實(shí)施例8
按重量百分比取CU:Mn: 2.6%; Si: 0.1%; Sn:合而成的Re: 0.05%。
56%; Zn: 36%; Ni: 5%; Co: 0.8%; In: 0.35Sn: 0.5%;由鈰Ce與鑭La以重量比2: 3的比
56%; Zn: 35%; Ni: 4%; Co: 1.8%; In: 0.5Sn: 0.6%;由鈽Ce與鑭La以重量比2: 3的比
56%; Zn: 34%; Ni: 5%; Co: 2%;In: 0.7%;
0.35%;由鈰Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混
58%; Zn: 33%; Ni: 3%; Co: 2%; In: 0.7%;0.55%;由鈽Ce與鑭La以重量比2: 3的比例混
權(quán)利要求
1、一種銅鋅鎳鈷銦合金，其特征在于包括下述重量百分比的原料銅Cu43～65％、鋅Zn28～45％、鎳Ni1～15％、鈷Co0.3～4％、銦In0.1～2％、錳Mn0.08～4％、硅Si0.05～0.3％、錫Sn0～2％、銀Ag0～2％、以及由鈰Ce與鑭La以重量比2∶3的比例混合而成的Re0.03～0.07％。
2、 一種用于權(quán)利要求1所述合金的制造方法，其特征在于該方法包括下述步驟a、 將高熔點(diǎn)金屬鎳Ni、鈷Co分別與銅Cii熔煉成中間合金Al、 A2;所述中間合金A1是由重量比的Cu50:M50組成；所述中間合金A2是由重量比的Cu70:Co30組成；b、 將脫氧元素硅Si、錳Mn分別與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金B(yǎng)l、B2;所述中間合金B(yǎng)1是由重量比的Cu83:Sil7組成；所述中間合金B(yǎng)2是由重量比的Cu70:Mn30組成；c、 將易氧化金屬Re與銅Cu在真空爐中熔煉成中間合金C;所述銅Cu與Re的重量比為80:20;d、 將剩余量的銅Cu在中頻爐中熔化后，當(dāng)爐中銅液溫度上升到1450K后加入中間合金A1、 A2中的任意一種或全部，充分融合后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋；將金屬液繼續(xù)加熱，金屬液溫度上升到1500K 1550K后再加入該合金的回爐料CuZnNiCoIn，充分融合后將爐溫降到1350K 1450K加入中間合金B(yǎng)1、 B2中的任意一種或全部，再依次加入金屬銀、鋅、錫和銦，待爐溫降到1250K 1350K再加入中間合金C，充分脫氧融合并靜置50分鐘。e、 將爐溫上升到1370K 1450K噴火除氣，采用連續(xù)鑄造形成銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述碎玻璃與冰晶石的重量比h 1。
全文摘要
一種銅鋅鎳鈷銦合金及其制造方法，包括下述重量百分比的原料銅Cu43～65％、鋅Zn28～45％、鎳Ni1～15％、鈷Co0.3～4％、銦In0.1～2％、錳Mn0.08～4％、硅Si0.05～0.3％、錫Sn0～2％、銀Ag0～2％、以及由鈰Ce與鑭La以重量比2∶3的比例混合而成的Re0.03～0.07％。其中將高熔點(diǎn)金屬鎳、鈷與銅熔煉成中間合金A，將脫氧元素硅、錳與銅熔煉成中間合金B(yǎng)，將易氧化金屬鈰、鑭與銅在真空爐中熔煉成中間合金C，將銅在中頻爐中熔化后加入中間合金A，充分融合后用碎玻璃與冰晶石的混合物覆蓋，充分融合后加入中間合金B(yǎng)，再加入金屬銀、鋅、錫和銦，再加入中間合金C充分脫氧融合并靜置50分鐘，連續(xù)鑄造形成銅鋅鎳鈷銦合金鑄錠。
文檔編號C22C1/03GK101671783SQ20091017241
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者于新泉, 劉文明, 強(qiáng) 張, 雷 張, 坤 朱, 濤 李, 裴夤崟, 鐘素娟, 龍偉民 申請人:鄭州機(jī)械研究所