專(zhuān)利名稱：一種錳銅合金材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金材料的制備方法，更具體地說(shuō)涉及一種錳銅合金材料的制備方法，屬于材料表面處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，振動(dòng)和噪聲問(wèn)題日益突出不僅影響機(jī)械和軍事設(shè)備的安全性和使用壽命，而且對(duì)人們的身心健康有很大危害。減振降噪成為迫切需要解決的問(wèn)題，當(dāng)前解決減振降噪問(wèn)題的最重要且有效的手段是采用高阻尼合金。錳銅合金中大量彈性孿晶在外力作用下的弛豫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致能量耗散，因此錳銅合金具有比較理想的阻尼性能，作為減振降噪材料已經(jīng)成功運(yùn)用在潛艇和艦船上。然而錳銅合金傳統(tǒng)制備都需要經(jīng)過(guò)球磨混合，熔鑄，固溶，淬火，時(shí)效處理等一系列工序。此工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需要消耗大量能源而且在球磨混合過(guò)程中容易引入雜質(zhì)，從而降低材料的使用性能。因此開(kāi)發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單，能源消耗低的新型錳銅合金制備方法成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和解決現(xiàn)有技術(shù)不足的有效手段
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題與不足，提供一種錳銅合金材料的制備方法。該方法縮短了工藝流程，提高了工作效率，大大降低了能耗。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其主要是利用電沉積的方法在不銹鋼表面分別制備高純銅和高純錳，再在氬氣保護(hù)條件下于管式爐中進(jìn)行熱處理后，制得均勻的錳銅合金材料。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是包括以下步驟:利用電沉積的方法在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的不銹鋼基體上電鍍高純銅；再利用電沉積的方法在打磨光亮的高純銅表面電鍍高純錳；將制備好的材料從不銹鋼基體剝離，放入氬氣氣氛保護(hù)的管式爐中進(jìn)行熱處理；最后取出將表面打磨制得錳銅合金材料。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的利用電沉積的方法在不銹鋼基體上電鍍高純銅的條件為:采用99.99%的高純銅做陽(yáng)極，待用不銹鋼基體做陰極，電流密度r8A/dm2，電解時(shí)間41小時(shí)，電解溫度2(T40°C陰極處獲得高純銅材料。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其更進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的利用電沉積的方法在打磨光亮的高純銅表面電鍍高純錳的條件為:采用石墨做陽(yáng)極，鍍覆純銅的不銹鋼基體做陰極，控制電流密度iri8A/dm2，電解時(shí)間15 30分鐘，電解溫度3(T50°C在高純銅表面電沉積高純錳。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其更進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的熱處理步驟為:將電鍍層金屬?gòu)牟讳P鋼基體剝下后放入管式氣氛爐，預(yù)先通I小時(shí)氬氣置換出體系中的空氣后以5°C /min的升溫速度升溫，熱處理溫度60(T90(TC，保溫4 12小時(shí)后降溫至室溫，整個(gè)過(guò)程中維持氬氣流量80mL/min。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其更進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的預(yù)處理的不銹鋼基體其預(yù)處理的方法包括以下步驟:(1)不銹鋼基體的打磨前處理:將不銹鋼基體分別用320目、500目、1000目金像砂紙依次打磨拋光直至表面光亮無(wú)劃痕；(2)不銹鋼基體的除油處理:對(duì)打磨拋光的不銹鋼基體進(jìn)行電解除油處理，除油電解液配方:Na0H10g/L，Na2C0335g/L，NaP0340g/L，電解溫度65°C ;陽(yáng)極為普通不銹鋼片，陰極為待用304不銹鋼，電流密度6A/dm2，電解6min后交換正負(fù)極繼續(xù)電解Imin ；(3)酸洗活化處理:對(duì)除油處理后的不銹鋼進(jìn)行酸洗活化，酸洗液配方為30g/LHCl溶液。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明經(jīng)過(guò)熱處理制得的錳銅合金為均勻的fee結(jié)構(gòu)單相Y，存在(111)，(200)，(220)等晶面衍射峰，其中(111)晶面具有較強(qiáng)的擇優(yōu)取向；錳含量為109^20%;晶粒尺寸在5(Tl00iim之間；維氏硬度為10(T300HV。本發(fā)明的方法取消了球磨混合金屬粉末的過(guò)程，解決了合金材料的純度問(wèn)題，從而避免了混合過(guò)程中各種雜質(zhì)粉末顆粒摻雜而引起的晶體結(jié)構(gòu)缺陷和力學(xué)性能的降低。本發(fā)明采用的一步熱處理制得合金材料，縮短了工藝流程，提高了工作效率，大大降低了能耗。錳原子通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入銅晶格，打破銅原子有序排列，造成晶格畸變和晶?；?。此外，在周期應(yīng)力作用下，大量孿晶界面將發(fā)生重新排列，同時(shí)晶界的非可逆運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生非彈性應(yīng)變，從而耗散外界振動(dòng)能，增強(qiáng)了材料的阻尼性能。


圖1為熱處理裝置圖，圖中1:液封裝置，2:溫度顯示面板，3:熱處理式樣，4:電流表，5:電壓表,6:電源開(kāi)關(guān)；圖2為實(shí)施例1中850°C熱處理4h制備的錳銅合金材料X射線衍射圖譜以及銅、錳標(biāo)準(zhǔn)卡片圖譜；圖3為實(shí)施例2中650°C熱處理8h制備的錳銅合金材料的金相圖片，腐蝕液組成為:3g三氯化鐵+2mL濃鹽酸+96mL乙醇溶液；圖4為實(shí)施例4中750°C熱處理6h制備的錳銅合金材料的掃描電鏡圖片；圖5為實(shí)施例1中850°C熱處理4h制備的錳銅合金材料的能譜圖；圖6為實(shí)施例1中850°C熱處理4h制得的錳銅合金材料以及普通純銅材料內(nèi)耗-頻率圖，測(cè)試過(guò)程中振幅固定為100X 10_6。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的制備方法中采用以下方法進(jìn)行處理:(1)不銹鋼基體的打磨前處理:將不銹鋼基體分別用320目、500目、1000目金像
砂紙依次打磨拋光直至表面光亮無(wú)劃痕。(2)不銹鋼基體的除油處理:對(duì)不銹鋼基體材料進(jìn)行電解除油處理，除油電解液配方:Na0H10g/L，Na2C0335g/L, NaP0340g/L,電解溫度65°C。陽(yáng)極為普通不銹鋼片，陰極為待用304不銹鋼，電流密度6A/dm2，電解6min后交換正負(fù)極繼續(xù)電解lmin。(3)酸洗活化處理:對(duì)除油處理后的不銹鋼進(jìn)行酸洗活化，酸洗液配方為30g/LHCl溶液。(4)電鍍高純純銅:純銅電極為陽(yáng)極，待用不銹鋼片做陰極，陰極帶電入槽電鍍，控制電流密度r8A/dm2，保持電解溫度2(T40°C，電解4 8小時(shí)后取出，用蒸餾水清洗干凈，電吹風(fēng)吹干后稱重。(5)電鍍純錳:石墨做陽(yáng)極，鍍覆純銅的不銹鋼基體做陰極，控制電流密度14 18A/dm2，保持電解溫度3(T50°C，電解15 30min后取出，用蒸餾水清洗干凈，電吹風(fēng)吹干 后稱重。(6)熱處理:將電鍍層金屬?gòu)牟讳P鋼基體剝下放入管式氣氛爐，預(yù)先通I小時(shí)氬氣置換出體系中的空氣后以5°C /min的升溫速度升溫，熱處理溫度60(T90(TC，保溫4 12小時(shí)后緩慢降溫至室溫。整個(gè)過(guò)程中維持氬氣流量80mL/min。(7)后處理:將熱處理后的錳銅合金依次用320目，500目，1000目的砂紙打磨拋
光至鏡面光亮。 (8)利用D/max-RC轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀測(cè)試錳銅合金晶體結(jié)構(gòu)。(9)利用MR2000型金相顯微鏡觀察合金顯微組織，測(cè)量晶粒尺寸。(10)利用JSM-5900型掃描電子顯微鏡觀察樣品表面形貌。(11)利用能譜儀分別進(jìn)行測(cè)定錳銅合中錳、銅含量。(12)利用HV-1000型顯微硬度計(jì)測(cè)定制備的合金的硬度。(13)采用LMA-1型低頻力學(xué)譜儀測(cè)試阻尼性能，在強(qiáng)迫振動(dòng)模式下測(cè)試阻尼性能隨頻率變化曲線，頻率范圍為0.03 8.403Hzo實(shí)施例1不銹鋼基體打磨拋光后堿洗除油酸洗活化，電流密度6 8A/dm2電沉積銅1、小時(shí)，電流密度iri6A/dm2電沉積錳30分鐘，850°C熱處理5小時(shí)。錳含量為17.78%銅含量為82.22% ;晶粒尺寸50.36 u m,顯微硬度為217.33HV。實(shí)施例1中合金材料錳、銅元素含量數(shù)據(jù)見(jiàn)表I。實(shí)施例2不銹鋼基體打磨拋光后堿洗除油酸洗活化，電流密度5飛A/dm2電沉積銅4飛小時(shí)；電流密度16 18A/dm2電沉積錳15分鐘，600°C熱處理8時(shí)。錳含量為18.07%銅含量為81.93% ;晶粒尺寸73.65iim，顯微硬度為243.1OHV。實(shí)施例3不銹鋼基體打磨拋光后堿洗除油酸洗活化，電流密度r5A/dm2電沉積銅6 7小時(shí)，電流密度14 16A/dm2電沉積錳30分鐘，750°C熱處理10小時(shí)。錳含量為18.11%銅含量為81.89% ;晶粒尺寸54.72iim，顯微硬度為191.22HV。實(shí)施例4不銹鋼基體打磨拋光后堿洗除油酸洗活化，電流密度r6A/dm2電沉積銅5飛小時(shí)，電流密度16 18A/dm2電沉積錳20分鐘，850°C熱處理9小時(shí)。錳含量為18.09%銅含量為81.91% ;晶粒尺寸53.97iim，顯微硬度為205.17HV。實(shí)施例5
不銹鋼基體打磨拋光后堿洗除油酸洗活化，電流密度6 8A/dm2電沉積銅5~6小時(shí)，電流密度16 18A/dm2電沉積錳20分鐘，850°C熱處理6小時(shí)。錳含量為17.90%銅含量為82.10% ;晶粒尺寸68.25iim，顯微硬度為184.76HV。
權(quán)利要求
1.一種錳銅合金材料的制備方法，其特征在于:利用電沉積的方法在不銹鋼表面分別制備高純銅和高純錳，再在氬氣保護(hù)條件下于管式爐中進(jìn)行熱處理后，制得均勻的錳銅合金材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳銅合金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:利用電沉積的方法在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的不銹鋼基體上電鍍高純銅；再利用電沉積的方法在打磨光亮的高純銅表面電鍍高純錳；將制備好的材料從不銹鋼基體剝離，放入氬氣氣氛保護(hù)的管式爐中進(jìn)行熱處理；最后取出將表面打磨制得錳銅合金材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳銅合金材料的制備方法，其特征在于所述的利用電沉積的方法在不銹鋼基體上電鍍高純銅的條件為:采用99.99%的高純銅做陽(yáng)極，待用不銹鋼基體做陰極，電流密度r8A/dm2，電解時(shí)間4 8小時(shí)，電解溫度2(T40°C陰極處獲得高純銅材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的錳銅合金材料的制備方法，其特征在于所述的利用電沉積的方法在打磨光亮的高純銅表面電鍍高純錳的條件為:采用石墨做陽(yáng)極，鍍覆純銅的不銹鋼基體做陰極，控制電流密度iri8A/dm2，電解時(shí)間15 30分鐘，電解溫度3(T50°C在高純銅表面電沉積高純錳。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的錳銅合金材料的制備方法，其特征在于所述的熱處理步驟為:將電鍍層金屬?gòu)牟讳P鋼基體剝下后放入管式氣氛爐，預(yù)先通I小時(shí)氬氣置換出體系中的空氣后以5°C /min的升溫速度升溫，熱處理溫度60(T900°C，保溫4 12小時(shí)后降溫至室溫，整個(gè)過(guò)程中維持氬氣流量80mL/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的錳銅合金材料的制備方法，其特征在于所述的預(yù)處理的不銹鋼基體其預(yù)處理的方法包括以下步驟: (1)不銹鋼基體的打磨前處理:將不銹鋼基體分別用320目、500目、1000目金像砂紙依次打磨拋光直至表面光亮無(wú)劃痕；` (2)不銹鋼基體的除油處理:對(duì)打磨拋光的不銹鋼基體進(jìn)行電解除油處理，除油電解液配方:Na0H10g/L，Na2C0335g/L，NaP0340g/L，電解溫度65°C ;陽(yáng)極為普通不銹鋼片，陰極為待用304不銹鋼，電流密度6A/dm2，電解6min后交換正負(fù)極繼續(xù)電解Imin ； (3)酸洗活化處理:對(duì)除油處理后的不銹鋼進(jìn)行酸洗活化，酸洗液配方為30g/LHCl溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種錳銅合金材料的制備方法，該方法縮短了工藝流程，提高了工作效率，大大降低了能耗。本發(fā)明的錳銅合金材料的制備方法，其主要是利用電沉積的方法在不銹鋼表面分別制備高純銅和高純錳，再在氬氣保護(hù)條件下于管式爐中進(jìn)行熱處理后，制得均勻的錳銅合金材料。
文檔編號(hào)C25C1/10GK103103589SQ20131001585
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者朱承飛, 瞿澄, 袁菊, 姚力軍 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)