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