碳化钛钢结合金的制备方法及注意事项

　　一种碳化钛钢结合金的制备方法

　　【专利说明】 一种碳化钛钢结合金的制备方法发明领域

　　[0001]本发明涉及一种钴包碳化钛的制备方法，应用于粉末冶金技术领域。

　　[0002]发明背景

　　钢结硬质合金(以下简称为钢结合金)是以钢为基体，碳化钨、碳化钛等为硬质相采用粉末冶金方法生产的介于硬质合金和合金工具钢、模具钢及高速钢之间的高寿命模具材料和工程材料。钢结合金钢基体粘结相与硬质相的配比范围相当广泛，这就决定了其具备如下优异性能:1)广泛的工艺性能，主要是可锻造性能和可切削加工性能以及可热处理性和可焊接性。2)良好的物理机械性能，主要表现在与高钴硬质合金相当的耐磨性；与钢相比较高的刚性、弹性模量、抗弯强度和抗压强度；与硬质合金相比较高的韧性；以及良好的自润滑性和高的阻尼特性等。3)优异的化学稳定性，如耐高温、抗氧化、抗各种介质腐蚀等。由于钢结合金的上述优异的综合性能，使得它在工模具材料、耐磨零件、耐高温和耐腐蚀构件材料等方面愈来愈占据重要的地位，且在金属加工、五金电子、汽车、机械、冶金、化工、船舶、航空航天以及核工业等领域得到广泛应用并得到良好效果。如与合金工具钢、模具钢及高速钢相比，钢结合金可使模具寿命数以十倍地大幅度提高，经济效益也极为显著。

　　[0003]碳化钛钢结硬质合金相比碳化钨钢结合金，其成本低，适合市场推广使用。但其合金的强韧性仍较低，远不能满足愈来愈多的承受冲击力较大，冲击速度较高情况下的情况下使用。因此开发生产高性能、低成本的碳化钛钢结硬质合金很有必要。其中，提高碳化钛钢结合金的强韧性是重点的研究方向。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明提供一种碳化钛钢结合金的制备方法，用以提高碳化钛钢结合金的强韧性。

　　[0005]本发明的碳化钛钢结合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤:

　　1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比5:1— 10:1，加入占混合粉I 一 2wt%的钥铁合金，加入甲醇和0.5 — 1%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨48 — 72小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　[0006]本发明采用高能球磨方式提高粉末的活性，并且达到碳化钛与钢基体粉末机械合金化的程度，从而提高碳化钛与钢基体在烧结过程中的亲和性，提高最终合金的强韧性。此夕卜，本发明中采用了价格较低的钥铁合金作为原料，其在烧结过程中进一步改善碳化钛与钢基体的润湿性，提高合金的强韧性。因此，本发明制备高性能钢结合金方法能够提高合金的综合力学性能，而且过程简便，节约成本。

　　【具体实施方式】

　　[0007]实施例1

　　按如下步骤制备碳化钛钢结合金: 1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比5:1，加入占混合粉lwt%的钥铁合金，加入甲醇和0.5wt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨48小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　[0008]实施例2

　　按如下步骤制备碳化钛钢结合金:

　　1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比10:1，加入占混合粉2wt%的钥铁合金，加入甲醇和lwt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨72小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　[0009]实施例3

　　按如下步骤制备碳化钛钢结合金:

　　1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比8:1，加入占混合粉2wt%的钥铁合金，加入甲醇和lwt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨48小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　[0010]实施例4

　　按如下步骤制备碳化钛钢结合金:

　　1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比8:1，加入占混合粉1.5wt%的钥铁合金，加入甲醇和0.8wt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨60小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　[0011]实施例5

　　按如下步骤制备碳化钛钢结合金:

　　1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比9:1，加入占混合粉1.8wt%的钥铁合金，加入甲醇和0.9wt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨68小时；

　　2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　【主权项】

　　1.一种碳化钛钢结合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 1)将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球，球料比5:1— 10:1，加入占混合粉1 一 2wt%的钥铁合金，加入甲醇和0.5 — lwt%PVA作为冷却剂和分散剂，采用震动球磨机球磨48 - 72小时； 2)将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。

　　【专利摘要】本发明为一种碳化钛钢结合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将碳化钛粉与钢基体粉末装入球磨桶中，装入钢球震动球磨，其中加入钼铁合金并加入甲醇和PVA，球磨后将料浆干燥后压制成形、烧结得到钢结合金。本发明采用高能球磨方式提高粉末的活性，并且达到碳化钛与钢基体粉末机械合金化的程度，从而提高最终合金的强韧性。因此，本发明制备高性能钢结合金方法能够提高合金的综合力学性能，而且过程简便，节约成本。

　　【IPC分类】C22C1/05, C22C29/10

　　【公开号】CN105331841

　　【申请号】CN201410402551

　　【发明人】邵慧萍, 丁刚, 丁家伟

　　【申请人】江苏汇诚机械制造有限公司

　　【公开日】2016年2月17日

　　【申请日】2014年8月16日

　　一种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及合金材料领域，具体涉及一种碳化妈-钴硬质合金材料的制备方法。

　　【背景技术】

　　[0002]目前在硬质合金行业，基本上是碳化钨为主材，然后加入其他高硬度贵金属如钴，经掺胶或掺蜡进行造粒，再烧结成形。由于碳化钨熔点高、硬度高，碳化钨颗粒与其它贵金属材料的附着力差，并且在空气中易氧化，降低了混合料的粘结强度。

　　【发明内容】

　　[0003]发明目的:本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法。

　　[0004]技术方案:为了解决上述技术问题，本发明所述的一种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨40-70%、钴粉20-55%、无水乙醇3-8%，控制球磨转速120-160r/min，混合时间为3_5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100-1600°C，时间为3-8s。

　　[0005]优选的，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨48%、钴粉46 %、无水乙醇6 %，控制球磨转速120-160r/min,混合时间为3_5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100-1600°C，时间为3_8s ο

　　[0006]优选的，所述控制球磨转速135r/min,混合时间为3.5小时。

　　[0007]优选的，b步骤所述喷雾造粒，筛分，取粒度为35-60微米的混合粉末。

　　[0008]优选的，d步骤所述烧结温度为1200-1500°C。

　　[0009]有益效果:本发明与现有技术相比，其显著优点是:材料的硬度高，强度大，碳化钨和钴结合时结构晶粘结牢固，制成的合金刀具致密性更高。

　　[0010]【具体实施方式】I

　　[0011]—种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨40%、钴粉55%、无水乙醇5%，控制球磨转速120r/min，混合时间为5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100°C，时间为8s。

　　[0012]【具体实施方式】2

　　[0013]—种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨70%、钴粉27%、无水乙醇3%，控制球磨转速160r/min，混合时间为3小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为1小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1600°C，时间为3s。

　　[0014]【具体实施方式】3

　　[0015]—种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨48%、钴粉46%、无水乙醇6%，控制球磨转速135r/min，混合时间为3.5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为2小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1500°C，时间为6s。

　　[0016]【具体实施方式】4

　　[0017]—种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨65%、钴粉30%、无水乙醇5%，控制球磨转速138r/min，混合时间为4.5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为30-60微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为

　　1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1200°C，时间为3-8s。

　　【主权项】

　　1.一种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为:a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨40-70%、钴粉20-55%、无水乙醇3-8%，控制球磨转速120-160r/min，混合时间为3_5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100-1600°C，时间为3-8S。2.根据权利要求1所述的碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，其特征在于:所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨48%、钴粉46%、无水乙醇6%，控制球磨转速120-160r/min，混合时间为3_5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85°C下烘干，时间为1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100-1600°C，时间为3-8s。3.根据权利要求1或2所述的碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，其特征在于:所述控制球磨转速135r/min,混合时间为3.5小时。4.根据权利要求1或2所述的碳化妈-钴硬质合金材料的制备方法，其特征在于:b步骤所述喷雾造粒，筛分，取粒度为35-60微米的混合粉末。5.根据权利要求1或2所述的碳化妈-钴硬质合金材料的制备方法，其特征在于:d步骤所述烧结温度为1200-1500°C。

　　【专利摘要】一种碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法，步骤为：a、将碳化钨粉末、钴粉在无水乙醇介质中进行球磨混合，所述碳化钨粉末、钴粉、无水乙醇的重量百分比为碳化钨40-70％、钴粉20-55％、无水乙醇3-8％，控制球磨转速120-160r/min,混合时间为3-5小时；b、喷雾造粒，筛分，取粒度为25-65微米的混合粉末；c、烘干，上述混合物粉末在60-85℃下烘干，时间为1-3小时；d、真空烧结，烘干后的混合粉末在真空中烧结，烧结温度为1100-1600℃，时间为3-8s。该方法制备的材料硬度高，强度大，碳化钨和钴结合时结构晶粘结牢固，制成的合金刀具致密性更高。

　　【IPC分类】C22C29/08, C22C19/07, C22C1/05

　　【公开号】CN105331842

　　【申请号】CN201510746881

　　【发明人】汤锡明

　　【申请人】江苏和田科技材料有限公司

　　【公开日】2016年2月17日

　　【申请日】2015年11月5日

　　一种碳化硼喷头及其制备方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及碳化硼元件制备技术领域，具体涉及一种碳化硼喷头及其制备方法。

　　【背景技术】

　　[0002]碳化硼突出的优点是密度低、硬度高和中子吸收截面大，主要以碳化硼陶瓷材料的形式应用。碳化硼因强共价键结合，自扩散系数低，烧结困难。通常采用热压或者热等静压烧结才能实现致密化。但是，一方面热压和热等静压只能制备尺寸相对较小、形状简单的制品，另外一方面热压和热等静压的制造成本高，因此阻碍了碳化硼材料的应用。

　　[0003]无压烧结(常压烧结)虽然可以制备尺寸大、形状复杂的样品，但目前碳化硼的无压烧结仍然是一个难点。无压烧结制备出的碳化硼陶瓷致密度低，导致陶瓷的强度、硬度和中子吸收等性能较差，成为限制碳化硼应用的瓶颈。

　　[0004]研究认为阻碍碳化硼陶瓷致密化的原因之一是碳化硼粉体表面的氧化硼，氧化硼的存在会使碳化硼在较低的温度出现颗粒粗化，导致在高温阶段致密化驱动力下降。研究表明碳和一些碳化物能够有效除去碳化硼粉体表面的氧化硼，促进烧结，所以，碳和碳化物是一类重要的烧结助剂。

　　【发明内容】

　　[0005]为实现上述目的，本发明提供一种碳化硼喷头及其制备方法。

　　[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

　　[0007]—种碳化硼喷头及其制备方法，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成:碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10-12重量份、三氧化二铬8_10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化娃20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2_5重量份、碳化错2-5重量份、碳化妈2-5重量份、硼化错2-5重量份。

　　[0008]所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成:碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化铬20重量份、氧化钇20重量份、氧化锆25重量份、碳化铍5重量份、碳化错5重量份、碳化妈4重量份、硼化错4重量份。

　　[0009]所述制备方法包括如下制作步骤:

　　[0010]①、原材料混合:按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

　　[0011]②、材料的压制预处理、造粒:将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

　　[0012]③、热处理:使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为I小时35分钟，温度达到2200°C，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200°C时开始保温，每5分钟将功率下调lOkw/h，保温时间为20分钟；

　　[0013]④、压制冷切成型:保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到lOMPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

　　[0014]本发明的有益效果:本发明的新工艺制备的碳化硼喷头硬度和致密度较高，适应海洋设备、工矿企业高精度设备的需求，至少能达到94%的相对密度(RD)和至少2200 kg/mm 2的维氏硬度。

　　【具体实施方式】

　　[0015]为了便于本

　　【发明内容】

　　的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例仅为本发明的一部分实施例。

　　[0016]实施例1:

　　[0017]按照重量百分比称取碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬8重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛25重量份、氧化络25重量份、氧化乾20重量份、氧化错20重量份、碳化铍5重量份、碳化错5重量份、碳化妈5重量份、硼化错2重量份。

　　[0018]按照如下步骤制备成型:①、原材料混合:按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

　　[0019]②、材料的压制预处理、造粒:将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

　　[0020]③、热处理:使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为I小时35分钟，温度达到2200°C，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200°C时开始保温，每5分钟将功率下调lOkw/h，保温时间为20分钟；

　　[0021]④、压制冷切成型:保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到lOMPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

　　[0022]实施例2:

　　[0023]按照重量百分比称取碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二铬10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化络20重量份、氧化乾20重量份、氧化错25重量份、碳化铍5重量份、碳化错5

　　重量份、碳化妈4重量份、硼化错4重量份。

　　[0024]按照如下步骤制备成型:①、原材料混合:按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团；

　　[0025]②、材料的压制预处理、造粒:将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状；

　　[0026]③、热处理:使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为I小时35分钟，温度达到2200°C，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200°C时开始保温，每5分钟将功率下调lOkw/h，保温时间为20分钟；

　　[0027]④、压制冷切成型:保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到lOMPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

　　[0028]以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

　　【主权项】

　　1.一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成:碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10_12重量份、三氧化二铬8_10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化硅20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2_5重量份、碳化错2-5重量份、碳化妈2-5重量份、硼化错2-5重量份。2.一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成:碳化硼400重量份、铜粉20重量份、氧化锌10重量份、三氧化二络10重量份、纳米二氧化钛4重量份、氧化镁20重量份、氧化硅20重量份、氧化钛20重量份、氧化铬20重量份、氧化乾20重量份、氧化错25重量份、碳化铍5重量份、碳化错5重量份、碳化妈4重量份、硼化错4重量份。3.根据权利要求1或2所述的一种碳化硼喷头及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下制作步骤: ①、原材料混合:按照重量百分比取上述原料，将碳化硼粉末与麦芽糖浆以重量比5:1的比例混合，搅拌均匀，最终的效果是手指轻捏能成小团； ②、材料的压制预处理、造粒:将搅拌均匀的碳化硼混合粉末装入合金模具，用冷压机压制成饼状即可，每次压制装入与模具孔等体积的碳化硼粉末，将饼状碳化硼通过80目的不锈钢筛筛成颗粒状； ③、热处理:使用中频烧结炉加热，开机，将功率调至120kw/h加热，加热时间为1小时35分钟，温度达到2200°C，中间过程中电压不稳，要随时调节，保证120kw/h的功率，炉内温度达到2200°C时开始保温，每5分钟将功率下调lOkw/h，保温时间为20分钟； ④、压制冷切成型:保温结束后开始加压，通过远程控制阀给中频烧结炉加压，加压前10分钟匀速加压到lOMPa，然后5分钟保持匀速加压到15MPa，整个加压过程约15分钟，开始保压5分钟，最后关机，整个压制时间约20分钟，最后通过循环水给炉体冷却成型。

　　【专利摘要】本发明公开了一种碳化硼喷头及其制备方法，所述碳化硼喷头由以下重量份的材料组成：碳化硼400-450重量份、铜粉20-25重量份、氧化锌10-12重量份、三氧化二铬8-10重量份、纳米二氧化钛3-5重量份、氧化镁20-25重量份、氧化硅20-25重量份、氧化钛20-25重量份、氧化铬20-25重量份、氧化钇20-25重量份、氧化锆20-25重量份、碳化铍2-5重量份、碳化锆2-5重量份、碳化钨2-5重量份、硼化锆2-5重量份，经过原材料混合-材料的压制预处理、造粒-热处理-压制冷切成型的步骤制备成。本发明的新工艺制备的碳化硼元件硬度和致密度较高，适应海洋设备、高精度设备的需求。

　　【IPC分类】C22C1/05, C22C29/02

　　【公开号】CN105331843

　　【申请号】CN201510801932

　　【发明人】徐 明, 何天赐

　　【申请人】桐城市明丽碳化硼制品有限公司

　　【公开日】2016年2月17日

　　【申请日】2015年11月19日

　　一种锡青铜合金及利用该锡青铜合金制造管材的方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明设及一种高Sn无Pb锡青铜合金、利用该锡青铜合金制造管材的方法及通 过该方法制造的管材。

　　【背景技术】

　　[0002] 锡青铜是WSn为主要合金元素的青铜，含锡量一般为3~14质量％，其具有较高 的力学性能、耐磨性能和耐蚀性，易切削加工，针焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性等优 点，广泛用于弹性元件和耐磨零件的制造。

　　[0003] 现有的锡青铜材料为了实现改善切屑性能往往会添加化元素，但化及含化化合 物对人体有毒，摄取后主要胆存在骨骼内，部分取代憐酸巧中的化，不易排出。中毒较深时 引起神经系统损害，严重时会引起铅毒性脑病。因此，随着环保意识的明显提高，国内外市 场日益要求开发新型不含铅元素的青铜合金。

　　[0004] 锡青铜的凝固范围大，枝晶偏析严重；凝固时不易形成集中缩孔，体积收缩很小； 铸锭中易出现Sn的逆偏析，严重时铸锭表面可见到白色斑点β相析出），甚至出现富Sn颗 粒，运种现象被称为锡汗（tinsweat)，运导致了高Sn含量锡青铜的发展受到阻碍。

　　【发明内容】

　　阳0化]鉴于此，本发明人进行了大量研究后提出，通过将传统锡青铜中的Pb元素替换为Si元素，并提高Sn元素的含量，W-定比例配合化、Sn、Si、化成分，同时配合铸造方法 和工艺条件的改进可减轻高Sn含量锡青铜的逆偏析，在保证锡青铜的力学性能的前提下， 得到新型无化锡青铜合金。

　　[0006] 具体地，本发明通过W下技术方案实现了所述发明目的：

　　[0007] 其具体生产步骤如下：

　　[0008] 根据本发明的一个实施方式，提供了一种高Sn无Pb锡青铜合金，其由W下组分组 成：15-20质量％的Sn、5-7质量％的化、0. 8-2. 3质量％的Si,余量为Cu及不可避免的杂 质。

　　[0009] 根据本发明的一个优选实施例，提供了一种高Sn无化锡青铜合金，其中所述Si 的含量为0.8-1. 5质量％。

　　[0010] 根据本发明的一个实施方式，提供了一种采用如上所述的高Sn无化锡青铜合金 制备管材的方法，其包括W下步骤：

　　[0011] 步骤一：按照上述配比称量电解铜、Sn、化、Si,并将其置于电炉内，加热至 1250-1300°C使其完全烙化，之后在下1200°C进行保溫；

　　[0012] 步骤二：对完全烙融的合金烙体进行充分揽拌后，在该合金烙体上面覆盖高纯度 鱗片状石墨粉，并在1200°C下进行保溫；

　　[0013] 步骤Ξ:保溫1. 2-1. 5小时后，检测所述烙体成分W确定其是否符合要求，若不符 合要求，调整相应的元素含量并再次检测，直至所述烙体成分符合要求；

　　[0014] 步骤四：对确定所述烙体成分符合要求之后，并在1200°C下继续保溫40-60分钟， 并再次升溫至130(TC之后，开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制备空屯、合金 管材； 阳01引步骤五：对铜管进行挤压前退火，退火溫度为150-180°c，退火时间为30-40分 钟；

　　[0016] 步骤六：采用光锭机对退火后的毛巧铜管进行表面加工后，采用2000吨双动挤压 机对所述空屯、合金管材进行多次挤压，得到半成品空屯、锡青铜合金管材；

　　[0017] 步骤屯：对所述半成品空屯、锡青铜合金管材进行裂痕及气孔探伤，将不合格产品 甄别出将其回炉；

　　[0018] 步骤八：采用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削加工并进行切割和 去毛刺处理。

　　[0019] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤一中的电炉为工频电炉，并处于氣气 氛保护下。

　　[0020] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤二中进行上述揽拌所采用的工具为 特制石墨工具。

　　[0021] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤二中所述高纯度鱗片状石墨粉的厚 度为10-12畑1。

　　[0022] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤四中所述振动装置的振动频率为1 次/秒。

　　[0023] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤五中进行所述挤压前退火采用的是 箱式退火炉。

　　[0024] 根据本发明的一个实施例，上述方法中，步骤五中进行所述探伤采用的是超声波 探伤仪。

　　[00巧]根据本发明的一个实施方式，提供了一种采用如上所述的高Sn无化锡青铜合金 材料，并通过如上所述的方法所制备的管材。

　　[00%] 本发明通过Si、Zn、Sn和化元素的配合使用，并结合铸造、热处理和加工工艺，克 服了Sn在锡青铜合金中容易逆偏析的缺陷，得到了一种力学性能优异的高Sn无化锡青铜 合金，其可W替代传统的含化锡青铜而使用。

　　【附图说明】

　　[0027] 图1为本发明的青铜合金管材的制备过程流程图。

　　【具体实施方式】

　　[0028] 具体地，本发明通过W下步骤获得了如下表1所示的不同成分的青铜合金管材：

　　[0029] 步骤一：按照下表1所示的质量配比将电解铜、Sn、化、Si置于氣气氛保护下 的工频电炉内，加热至1250-1300°C使其完全烙化后在1200°C下进行保溫。

　　[0030] 步骤二：用特制石墨工具将完全烙化的合金烙体充分揽拌后，在其上面覆盖厚度 约为10-12cm的高纯度鱗片状石墨粉W防止其氧化并在1200°C下继续保溫。

　　[0031] 步骤Ξ:保溫时间1. 2-1. 5小时后，用德国进口斯派克直读光谱仪对从炉内取出 的样品进行Ξ到五次成分检验，W确定其合金成分在考虑到误差的情况下处于下表1规定 范围之内，如果不符合则调整元素含量重复此步骤直至成分符合要求。

　　[0032] 步骤四：在1200°C下进一步保溫40-60分钟后，重新升溫至1300°C，升溫的同时开 启工频电炉的振动装置，振动频率为1次/秒；采用水平连铸方法铸制成外径为0160mm， 内径为080mm，长度为500mm的空屯、合金管材。

　　[0033] 步骤五：用箱式退火炉对铜管进行挤压前退火，退火溫度为150-180°C，退火时间 为30-40分钟，W消除铸造应力便于挤压。

　　[0034] 步骤六：用光锭机对退火后的毛巧铜管进行表面加工，加工为表面光洁直径0 155mm内径为085mm，长度为500mm的空

　　屯、合金管材；表面加工之后采用2000吨双动挤压 机进行挤压：对合金锭进行挤压前预加热，预加热溫度为100-150°C，挤压溫度为450°C，挤 压速度V=lOmm/s;经过多次挤压后铜管为直径C120mm公差为+/-lmm，内径为C95mm， 公差为+/-lmm的空屯、合金管材。

　　[0035] 步骤屯：将挤压而成的合金管材用超声波探伤仪进行裂痕及气孔探伤，W挑出不 合格产品进行回炉。

　　[0036] 步骤八：用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削，使其成为直径0 115mm公差为+/-0. 1mm，内径为0100mm，公差为将管材统一切割为长度200mm对 其两端去毛刺后包装入库。

　　[0037] 表1 :本发明的实施例和比较例的锡青铜合金成分

　　[0038]

　　[0039] 比较例1和2为常规的含化普通Sn含量的锡青铜合金，实施例1-1~1-8和 2-1~2-6为本发明的不含化的高Sn含量锡青铜合金。在按照W上成分制得青铜合金材 料之后，对所得材料的中部取材，经德国布鲁克公司产型号为S2PUMA的XRF狂射线巧光光 谱分析）检验确保其成分含量在误差范围内符合要求之后，对其采用电火花切割的方式进 行取样，得到拉伸试样，并采用砂纸磨去电火花切割影响层，并进一步分别采用400目、600 目、800目、1200目、2000目砂纸打磨之后进行抛光处理。之后，采用WDW-500E/600E微机控 制电子万能试验机W3mm/min的拉伸速度对上述合金分别测拉伸强度与拉伸率。另外，采 用型号为MC010-HBS-3000的布氏硬度计测量布氏硬度。测量过程中采用的压入材料为直 径10mm的泽硬钢球，施加载荷为3000kg力，每个试样在5个不同位置测量后取平均值。

　　[0040] 所得力学性能具体结果如下表2所示：

　　[0041] 表2 :所得青铜合金的力学性能

　　[0042]

　　[0043] W44] 由表2可见，通过综合调配锡青铜合金中Zn、Sn、Si、化的比例所得的高Sn无化 锡青铜与传统的含化普通Sn含量的锡青铜合金相比，力学性能不仅没有降低，甚至得到了 显著提高，其中特别优选添加0.8~1. 5质量％的Si,其中1. 5质量％的Si含量特别优选， 超过1. 5质量％之后继续添加Si虽然性能仍然有所提高，但提高的幅度降低。

　　[0045] 关于W上所述的仪器及操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的， 可通过等价置换的方式在W上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。目P，本发明的范 围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的 是本发明能够进行多种修正和变化。

　　[0046] 产业上的实用性

　　[0047] 本发明获得的高Sn无Pb锡青铜合金，力学性能与传统含Pb普通Sn含量的青铜 合金材料相比，强度、硬度和拉伸率等力学性能得到明显改善，完全可W替代传统的锡青铜 合金，同时符合无化的环保要求，具有广阔的应用前景。

　　【主权项】

　　1. 一种高Sn无Pb锡青铜合金，其特征在于，由以下组分组成：15-20质量％的Sn、5-7 质量％的Ζη、0. 8-2. 3质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的高Sn无Pb锡青铜合金，其特征在于，进一步，所述Si的含量 为0.8-1. 5质量％。3. -种采用如权利要求1或2所述的高Sn无Pb锡青铜合金制备管材的方法，其特征 在于，包括以下步骤： 步骤一：按照权利要求1或2所述的配比称量电解铜、Sn、Zn、Si，并将其置于电炉内， 加热至1250-1300°C使其完全熔化，之后在1200°C下进行保温； 步骤二：对完全熔融的合金熔体进行充分搅拌后，在该合金熔体上面覆盖高纯度鳞片 状石墨粉，并在1200°C下进行保温； 步骤三：保温1. 2-1. 5小时后，检测所述熔体成分以确定其是否符合要求，若不符合要 求，调整相应的元素含量并再次检测，直至所述熔体成分符合要求； 步骤四：确定所述熔体成分符合要求之后，在1200°C下继续保温40-60分钟，并再次升 温至1300°C之后，开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制备空心合金管材； 步骤五：对铜管进行挤压前退火，退火温度为150-180°C，退火时间为30-40分钟； 步骤六：采用光锭机对退火后的毛坯铜管进行表面加工后，采用2000吨双动挤压机对 所述空心合金管材进行多次挤压，得到半成品空心锡青铜合金管材； 步骤七：对所述半成品空心锡青铜合金管材进行裂痕及气孔探伤，将不合格产品甄别 出将其回炉； 步骤八：采用高精度车床对探伤完成后的合金管进行表面车削加工并进行切割和去毛 刺处理。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一中所述电炉为工频电炉，并处 于氩气氛保护下。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二中进行所述搅拌所采用的工 具为特制石墨工具。6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二中所述高纯度鳞片状石墨粉 的厚度为l〇-12cm。7. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤四中所述振动装置的振动频率 为1次/秒。8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤五中进行所述挤压前退火采用 的是箱式退火炉。9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤五中进行所述探伤采用的是超 声波探伤仪。10. -种采用权利要求1或2所述的高Sn无Pb锡青铜合金材料，通过权利要求3-9的 任一项所述的方法所制备的管材。

　　【专利摘要】本发明提供了一种高Sn无Pb锡青铜合金，其由以下组分组成：15-20质量％的Sn、5-7质量％的Zn、0.8-2.3质量％的Si，余量为Cu及不可避免的杂质。该青铜合金力学性能与传统含Pb普通Sn含量的青铜合金材料相比，强度、硬度和拉伸率等力学性能得到明显改善，同时符合无Pb的环保要求。本发明还涉及一种采用该高Sn无Pb锡青铜合金来制备管材的方法及通过该方法制备的管材。

　　【IPC分类】C22C9/02, C22C1/02

　　【公开号】CN105331844

　　【申请号】CN201510727479

　　【发明人】陆海荣, 孙飞, 赵勇

　　【申请人】苏州天兼新材料科技有限公司

　　【公开日】2016年2月17日

　　【申请日】2015年10月30日