一種高速鐵路用新型銅基合金管及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及合金管材領域，具體涉及一種高速鐵路用新型銅基合金管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]含鉛銅合金之所以具有好的切削性能和減摩耐磨性能，主要是由于鉛在銅合金中以單項存在，在切削時起到良好的斷肩作用；在摩擦磨損環(huán)境下，由于鉛的剪切強度非常低，銅合金零件表面的鉛使得含鉛銅合金的摩擦系數(shù)比較低。所以，鉛元素在黃銅合金中較普遍使用。
[0003]然而，由于鉛是重金屬，毒性較大，隨著環(huán)保意識的日益提高，含鉛元素的青銅合金已經(jīng)不能滿足國內(nèi)外高端市場的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高速鐵路用新型銅基合金管及其制備方法，在保持或不明顯地降低原含鉛錫青銅切削性及耐磨減摩性的基礎上，杜絕鉛的加入。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種高速鐵路用新型銅基合金管，由以下組分組成:占合金管總重量0.1-0.8%的銷，占合金管總重量0.05-0.5%的磷，占合金管總重量0.5-1.5%的鋪，占合金管總重量0.2-0.5%的鎂，占合金管總重量1-3%的硅，占合金管總重量10-13%的錫，占合金管總重量4-6%的鋅，余量為銅。
[0007]優(yōu)選地，由以下組分組成:占合金管總重量0.1%的鋁，占合金管總重量0.05%的磷，占合金管總重量0.5%的銻，占合金管總重量0.2%的鎂，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量10%的錫，占合金管總重量4%的鋅，余量為銅。
[0008]優(yōu)選地，由以下組分組成:占合金管總重量0.8 %的鋁，占合金管總重量0.5 %的磷，占合金管總重量1.5%的銻，占合金管總重量0.5%的鎂，占合金管總重量3%的硅，占合金管總重量13%的錫，占合金管總重量6%的鋅，余量為銅。
[0009]優(yōu)選地，由以下組分組成:占合金管總重量0.4%的鋁，占合金管總重量0.25%的磷，占合金管總重量I %的銻，占合金管總重量0.3%的鎂，占合金管總重量2%的硅，占合金管總重量12%的錫，占合金管總重量5%的鋅，余量為銅。
[0010]優(yōu)選地，由以下組分組成:占合金管總重量0.2%的鋁，占合金管總重量0.05%的磷，占合金管總重量0.5%的銻，占合金管總重量0.5%的鎂，占合金管總重量3%的硅，占合金管總重量13%的錫，占合金管總重量6%的鋅，余量為銅。
[0011]優(yōu)選地，由以下組分組成:占合金管總重量0.3%的鋁，占合金管總重量0.5%的磷，占合金管總重量1.5%的銻，占合金管總重量0.2%的鎂，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量10%的錫，占合金管總重量4%的鋅，余量為銅。
[0012]進一步地，所述銅為電解銅。
[0013]一種高速鐵路用新型銅基合金管的制備方法，包括以下步驟:
[0014]I)按照配比將銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅置于工頻電爐內(nèi)進行真空熔煉，加熱至1150-1200攝氏度完全熔化之后，在真空狀態(tài)下保溫至1100攝氏度，保溫時間為30-40分鐘；
[0015]2)將金屬鎂按照比例添加到保溫后的銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅合金溶液中，并立即用特制石墨工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm ；
[0016]3)進一步保溫，保溫時間為30-40分鐘，用光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；
[0017]4)再次保溫20-30分鐘后，重新升溫至1200攝氏度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用垂直連鑄方法鑄造成規(guī)定尺寸和長度的毛坯合金管；
[0018]5)用光錠機對毛坯合金管進行表面加工，采用擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為180-200攝氏度，擠壓溫度為500攝氏度，擠壓速度V = 4mm/s，經(jīng)過多次擠壓后得到規(guī)定尺寸的合金管半成品；
[0019]6)退火，用退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理，退火溫度為100-200攝氏度，退火時間為30-40分鐘；
[0020]7)探傷，將擠制并退火完成出的合金管進行探傷，探傷比例為100% ；
[0021]8)表面處理，將退火完成的合金管進行車銑，使其內(nèi)外光滑，得到規(guī)定尺寸和長度的成品，然后包裝并入庫。
[0022]進一步地，步驟3)中所述光譜儀采用斯派克直讀光譜儀。
[0023]進一步地，步驟3)中的成分檢驗次數(shù)為3-6次。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種高速鐵路用新型銅基合金管及其制備方法，通過添加鎂元素在保持或不明顯地降低原含鉛錫青銅切削性及耐磨減摩性的基礎上，杜絕了鉛的加入。原理是利用添加的鎂元素在銅合金中形成彌散分布的單獨相，這些相在切削時起到斷肩作用，從而改善了銅合金的切削加工性能。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并非限制本發(fā)明的應用范圍。
[0026]實施例1
[0027]一種高速鐵路用新型銅基合金管，由以下組分組成:占合金管總重量0.1%的鋁，占合金管總重量0.05%的磷，占合金管總重量0.5%的鋪，占合金管總重量0.2%的鎂，占合金管總重量1%的硅，占合金管總重量10%的錫，占合金管總重量4%的鋅，余量為銅。
[0028]按照配比將電解銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅置于工頻電爐內(nèi)進行真空熔煉，加熱至1150-1200攝氏度完全熔化之后，在真空狀態(tài)下保溫至1100攝氏度，保溫時間為30-40分鐘；將金屬鎂按照比例添加到保溫后的銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅合金溶液中，并立即用特制石墨工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm ;進一步保溫，保溫時間為30-40分鐘，用斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；再次保溫20-30分鐘后，重新升溫至1200攝氏度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用垂直連鑄方法鑄造成外徑為245mm，內(nèi)徑為195mm，長度為550mm的毛坯合金管；用光錠機對毛坯合金管進行表面加工，加工為表面光潔外徑為240mm，內(nèi)徑為200mm，長度為540mm，采用2500噸雙動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為180-200攝氏度，擠壓溫度為500攝氏度，擠壓速度V = 4mm/s，經(jīng)過多次擠壓后合金管為外徑為230mm，公差為+/-1mm，內(nèi)徑210mm，公差為+/-1mm ;退火，用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理，退火溫度為100-200攝氏度，退火時間為30-40分鐘；探傷，將擠制并退火完成出的合金管進行探傷，探傷比例為100% ;表面處理，將退火完成的合金管進行車銑，使其內(nèi)外光滑，外徑為228mm，公差為+/-0.5mm，內(nèi)徑為212mm，公差為+/-0.5mm，長度為500mm，公差為+/-1mm，然后包裝并入庫。
[0029]與現(xiàn)有的含鉛的錫青銅合金相比，本實施例提供的高速鐵路用新型銅基合金管，通過添加鎂元素在保持或不明顯地降低原含鉛錫青銅切削性及耐磨減摩性的基礎上，杜絕了鉛的加入。
[0030]實施例2
[0031]一種高速鐵路用新型銅基合金管，由以下組分組成:占合金管總重量0.8%的鋁，占合金管總重量0.5%的磷，占合金管總重量1.5%的銻，占合金管總重量0.5%的鎂，占合金管總重量3%的硅，占合金管總重量13%的錫，占合金管總重量6%的鋅，余量為銅。
[0032]按照配比將電解銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅置于工頻電爐內(nèi)進行真空熔煉，加熱至1150-1200攝氏度完全熔化之后，在真空狀態(tài)下保溫至1100攝氏度，保溫時間為30-40分鐘；將金屬鎂按照比例添加到保溫后的銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅合金溶液中，并立即用特制石墨工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm ;進一步保溫，保溫時間為30-40分鐘，用斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；再次保溫20-30分鐘后，重新升溫至1200攝氏度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用垂直連鑄方法鑄造成外徑為245mm，內(nèi)徑為195mm，長度為550mm的毛坯合金管；用光錠機對毛坯合金管進行表面加工，加工為表面光潔外徑為240mm，內(nèi)徑為200mm，長度為540mm，采用2500噸雙動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為180-200攝氏度，擠壓溫度為500攝氏度，擠壓速度V = 4mm/s，經(jīng)過多次擠壓后合金管為外徑為230mm，公差為+/-1mm，內(nèi)徑210mm，公差為+/-1mm ;退火，用箱式退火爐對擠壓后的合金管進行退火處理，退火溫度為100-200攝氏度，退火時間為30-40分鐘；探傷，將擠制并退火完成出的合金管進行探傷，探傷比例為100% ;表面處理，將退火完成的合金管進行車銑，使其內(nèi)外光滑，外徑為228mm，公差為+/-0.5mm，內(nèi)徑為212mm，公差為+/-0.5mm，長度為500mm，公差為+/-1mm，然后包裝并入庫。
[0033]與現(xiàn)有的含鉛的錫青銅合金相比，本實施例提供的高速鐵路用新型銅基合金管，通過添加鎂元素在保持或不明顯地降低原含鉛錫青銅切削性及耐磨減摩性的基礎上，杜絕了鉛的加入。
[0034]實施例3
[0035]一種高速鐵路用新型銅基合金管，由以下組分組成:占合金管總重量0.4%的鋁，占合金管總重量0.25%的磷，占合金管總重量I %的銻，占合金管總重量0.3%的鎂，占合金管總重量2%的硅，占合金管總重量12%的錫，占合金管總重量5%的鋅，余量為銅。
[0036]按照配比將電解銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅置于工頻電爐內(nèi)進行真空熔煉，加熱至1150-1200攝氏度完全熔化之后，在真空狀態(tài)下保溫至1100攝氏度，保溫時間為30-40分鐘；將金屬鎂按照比例添加到保溫后的銅、錫、鋅、鋁、磷、銻、硅合金溶液中，并立即用特制石墨工具將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為15-20cm ;進一步保溫，保溫時間為30-40分鐘，用斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行3-6次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；再次保溫20-30分鐘后，重新升溫至1200攝氏度，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用垂直連鑄方法鑄造成外徑為245mm，內(nèi)徑為195mm，長度為550mm