本发明属于合金材料
技术领域：
，具体涉及一种基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材的制备方法。
背景技术：
：铜基弹性材料中应用最广泛的是锡磷青铜和黄铜。黄铜是由铜锌作为主要原料制备的合金，黄铜合金带材成本低、易制造，色泽美观、耐磨、耐腐蚀，并具有良好的塑性加工性能而被广泛应用于无形、电子通讯等领域，具有广阔的市场前景。但其强度不高，脱锌及应力腐蚀开裂的倾向大，材料的综合性能较差。因此，需要通过添加微量元素对廉价的黄铜进行变质处理以提高合金强度、硬度、弹性、耐蚀性等。目前市场黄铜合金带件的需求量较大，对黄铜合金带件性能的要求比较高，因此提高黄铜带件的综合性能显得十分重要。铝是黄铜的主要强化元素，在熔炼中能形成氧化铝保护膜，阻止锌蒸发，减少锌烧损，从而提高黄铜合金的强度、耐蚀性等，而且铝黄铜具有优良耐蚀性能、力学性能尤其是耐磨性能以及低廉的成本。中国专利CN102796917B公开的一种高强度黄铜合金及其制造方法，该黄铜合金中包含铜、铅、铁、铝、锰、锡、锌和不可避免的杂质，通过将原材料融化后保温连铸，最后拉伸除皮退火，得到的黄铜合金在保证切削性的基础上，提高的黄铜合金的强度、硬度和伸长率。无压渗透是近年来发展起来的制备出高体积分数金属基复合材料的新技术，该技术制造成本低于粉末冶金、压力浸渗等技术，但是优于铝合金熔体极易氧化，熔体表面氧化膜的存在使熔体与预制件截面的浸润性很差，常用的无压渗透工艺只能通过提高液态金属温度改变截面浸润性，而且整个过程需要惰性气体保护，效率低，容易发生界面反应，因此需要改进浸渗工艺，提高复合材料的性能和生产效率。本发明将半连续浇铸锭法与无压渗透方法结合制备一种高强度高延伸的黄铜合金带材。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材的制备方法，采用铜、锌、钕、镧、锰和铁作为原料，采用半连续浇铸锭法形成坯材，再经热轧、铣面、冷轧、热处理和浸渗处理，得到高强度高延伸的铝包覆黄铜合金带材，进一步提黄铜合金带材的应用领域。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材的制备方法，包括以下步骤：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为850-1100℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，采用烘烤过的木炭作为覆盖剂以保证合金液的真空状态，得到合金液；(2)浇铸：将步骤(1)制备的合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1000-1100℃，拉锭速度为30-60mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压0.1-0.8MPa，结晶器出水温度为30-40℃；(3)热轧：将步骤(2)制备的坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790-810℃，轧制速度为1.5-5m/s；(4)铣面和冷轧：对步骤(3)制备的热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.2-0.5mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下；(5)热处理：对步骤(4)制备的精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为500-600℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为270-300℃；(6)浸渗处理：将步骤(5)制备的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，将带材在液态铝合金熔体内部旋转，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜60-80％，钕和镧0-0.3％，锰0-0.4％、铁0-0.03％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中木炭的厚度为80-100mm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中坯材含有细小均匀的等轴晶，所述等轴晶的分布均匀。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝30-50％，镍20-30％，余量为镁。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中旋转的温度为700-900℃，转速为300-600r/min，时间为30-90min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中浸渗处理过程中不需要惰性气体保护。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中热处理后的带材的数量为一片或者多片。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜65-75％，铝2-3.5％，镍1-2％，余量为其他。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材抗拉伸强度不低于580MPa，延伸性能不低于10％。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明采用铜、锌、钕、镧、锰和铁作为原料，采用半连续浇铸锭法形成坯材，在黄酮合金中加入少量的钕和镧能较少杂质元素对黄酮合金加工性能的有害作用，同时可以细化晶粒，减少柱状晶，扩大等轴晶区的作用，加入锰元素可以形成铜锰固溶体，保留了铜的高塑型，高延展率，优异冷加工性能等，纺织材料脆裂，加入铁元素可以在铸造过程中作为形核剂，增加形核的数量，阻碍晶粒的长大，起到细化晶粒的效果，而且铁元素未溶部分以星花状分布在黄铜基体上，能促进切削屑的断裂，改善黄铜合金的切削能力。(2)本发明采用半连续浇铸锭法得到坯材，制备的坯材缺陷小，含有细小均匀的等轴晶，然后经热轧、铣面、冷轧和热处理，使晶粒纤维变形，在不影响材料抗拉强度和硬度的情况下，显著提高带材的塑性。(3)本发明还对带材进行浸渗处理处理，将铝镍镁合金浸透入带材，利用外部机械力带动带材在液态铝镍镁合金内快速旋转，一方面防止固液界面形成氧化膜，另一方面促进铝镍镁合金与带材颗粒表面直接接触，提高了界面浸润性，而且旋转过程对液态铝镍镁合金浸渗前沿形成附加正应力，增加了熔体渗入预制件的驱动力，提高了渗透的效率，降低了渗透的温度，降低了生产成本，此外，整个浸渗过程不需要真空或者惰性气体保护，简化了对设备的要求，更加有利于工厂化生产，降低生产能耗，提高产品的经济价值。(4)本发明制备的基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材的组织致密，密集度高，含有细小均匀的等轴晶，带材的抗压强度好延伸性好，可提高黄铜合金带材的适用领域。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为850℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为80mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜60％，杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1000℃，拉锭速度为30mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压0.1MPa，结晶器出水温度为30℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃，轧制速度为1.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.2mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为500℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为270℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将一片热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝30％，镍20％，余量为镁，在700℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以300r/min速度旋转30min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜65％，铝2％，镍1％，余量为其他。实施例2：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为1100℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为100mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜80％，钕和镧0.3％，锰0.4％、铁0.03％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1100℃，拉锭速度为60mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压00.8MPa，结晶器出水温度为40℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为810℃，轧制速度为5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.5mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为600℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为300℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将两片的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝50％，镍30％，余量为镁，在900℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以600r/min速度旋转90min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜75％，铝3.5％，镍2％，余量为其他。实施例3：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为900℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为90mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜780％，钕和镧0.2％，锰0.3％、铁0.01％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1050℃，拉锭速度为40mm/min，控制结晶器内液面高度35mm，结晶器水压0.5MPa，结晶器出水温度为35℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为800℃，轧制速度为2.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.3mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为550℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为290℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将一片或者多片的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝35％，镍25％，余量为镁，在800℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以400r/min速度旋转60min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜70％，铝2.3％，镍1.5％，余量为其他。实施例4：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为950℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为95mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜75％，钕和镧0.3％，锰0.2％、铁0.02％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1100℃，拉锭速度为55mm/min，控制结晶器内液面高度45mm，结晶器水压0.6MPa，结晶器出水温度为35℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为800℃，轧制速度为2.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.4mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为550℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为290℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将一片或者多片的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝45％，镍20％，余量为镁，在750℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以550r/min速度旋转70min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜65％，铝3.5％，镍1％，余量为其他。实施例5：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为1000℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为80mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜65％，钕和镧0.3％，锰0.3％、铁0.03％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1100℃，拉锭速度为30mm/min，控制结晶器内液面高度50mm，结晶器水压0.5MPa，结晶器出水温度为40℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃，轧制速度为3.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.4mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为600℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为270℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将一片或者多片的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝40％，镍20％，余量为镁，在900℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以400r/min速度旋转60min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜70％，铝2.5％，镍1.5％，余量为其他。实施例6：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为1000℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为100mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜80％，钕和镧0.3％，铁0.01％、杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1000℃，拉锭速度为50mm/min，控制结晶器内液面高度50mm，结晶器水压0.4MPa，结晶器出水温度为40℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃，轧制速度为3.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.5mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为500℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为290℃。(6)浸渗处理：不需要惰性气体保护，将一片或者多片的热处理后的带材完全浸渍于液态铝合金熔体中，其中液态铝合金熔体中的组分，按重量百分比计，包括铝45％，镍30％，余量为镁，在700℃下，将带材在液态铝合金熔体内部以600r/min速度旋转60min，以不引起液态铝合金熔体剧烈翻腾为限，然后停止转动，将带材取出清洗，得到基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材，其中，基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材中的组分，按照重量百分比计，铜65％，铝3.5％，镍1％，余量为其他。对比例1：(1)制备合金液：选用铜、锌为原料，在原料烘干后在熔炼装置中进行融化，熔炼温度为850℃，然后依次加入钕、镧、锰和铁，搅拌，覆盖厚度为80mm烘烤过的木炭，得到合金液，其中合金液中的组分，按质量百分比剂，包括：铜60％，杂质小于等于0.1％，余量为锌。(2)浇铸：将合金液采用半连续浇铸锭法形成坯材，浇铸机采用振动式拉铸，浇注温度为1000℃，拉锭速度为30mm/min，控制结晶器内液面高度30-50mm，结晶器水压0.1MPa，结晶器出水温度为30℃。(3)热轧：将坯材采用热轧机组进行轧制，控制终轧温度为790℃，轧制速度为1.5m/s。(4)铣面和冷轧：对热轧后的带材进行铣面，铣面厚度为0.2mm，采用冷轧机组进行轧制：①再制给予精轧采用60％以上加工率；②精轧采用小功率轧制，控制在20％以下。(5)热处理：对精轧后的带材采用再结晶退火再精轧，其中再结晶的温度为500℃，退火采用低温去应力退火，低温去应力退火的温度为270℃。经检测，实施例1-6制备的基于旋转浸渗的铝包覆黄铜合金带材的抗拉伸强度和伸长率的结果如下所示：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1抗拉伸强度(MPa)580626596603618610565伸长率(％)1012.910.611.412.311.78.5上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3