本發明涉及一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu?Ni?Sn合金制備方法，其采用真空感應熔煉或覆蓋保護式非真空熔煉Cu?Ni?Sn多元合金，在鑄造成型過程中施加電磁攪拌至合金液完全凝固，隨后對鑄態合金進行均勻化退火-熱軋開坯-固溶處理-冷變形-調幅分解等工藝處理。本發明的Cu?Ni?Sn合金制備方法可細化晶粒、減小枝晶間距、消除合金微觀和宏觀組織及成分偏析，為后續開展的合金塑性加工、調幅分解等工藝提供了實施條件，具有節約能源、提高生產效率和合金使用壽命、降低生產成本的有益效果。

技術領域

本發明屬于銅合金材料加工技術領域，具體涉及一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金的制備方法。

背景技術

高強度銅合金當以鈹青銅應用最為廣泛，但鈹銅合金在生產過程中所散發的含鈹化合物粉塵、煙霧會引起人體多種器官急慢性中毒，因此鈹被列入各種工業毒害中最為嚴重的污染物，世界各國都限制定含鈹材料在本國的生產。上世紀70年代美國率先開展了鈹青銅代用材料的研究，采用spinodal熱處理工藝開發了3種Cu-Ni-Sn合金材料，并于80年代納入了AMS標準體系。

國內在該領域的研究工作已持續20余年，但到目前為止，很多研究成果尚處于實驗室階段，大規格棒材產品的研發仍屬空白；尤其是當Cu-Ni-Sn合金成分中Sn含量較高時，鑄態組織是存在明顯成分偏析的樹枝晶，主要表現為液態合金首先結晶出Cu、Ni原子富集的樹枝狀ɑ固溶體，枝晶間為富集著溶質原子Sn的固溶體，以及數量、尺寸不等的(Cu, Ni)₃Sn化合物，因而增加了材料塑性成形的難度，易誘發組織內的顯微裂紋、降低產品的疲勞壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，該制備方法通過加入合金元素Mn及在鑄造凝固過程施加電磁攪拌，能夠消除該合金微觀和宏觀偏析，改善該合金的塑性加工性能，提高合金使用壽命，且具有節約能源、提高生產效率、降低生產成本的優勢。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種高彈性、耐腐蝕、耐磨Cu-Ni-Sn合金制備方法，所述制備方法的步驟為：

步驟一：準備制備Cu-Ni-Sn合金的各個組分的重量百分比為：Ni15~17%，Sn 8.5~10.5%，Mn0.3~1.0%，Cr0.03%~0.3%，Nb0.03%~0.3%，Si0.03%~0.3%，Zr 0.03%~0.3%，Ti0.03%~0.3，余量為Cu。

步驟二：上述合金采用真空感應熔煉方式或者利用覆蓋保護的非真空熔煉方式進行熔煉，投料是，Cu和Ni同時加，等Cu和Ni熔融并精煉后再加Sn、Mn和其他微量元素，熔清后進行澆鑄。

步驟三：凝固過程中施加電磁攪拌至合金液完全凝固，電磁攪拌功率：100 KW~400KW、攪拌時間為20s~100s。

步驟四：將上述鑄態合金經均勻化退火熱軋開坯固溶處理冷變形調幅分解處理。

所述步驟二中：控制出爐溫度為1100~1300℃。

步驟三中所述電磁攪拌功率：100 KW~400 KW、攪拌時間為20s~100s。

所述步驟四中，其中均勻化退火工藝：840℃×8h，固溶處理工藝：750~840℃×1h（水冷），冷變形量：60%~80%，調幅分解處理工藝：360~420℃×（0.5~6h）。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明的Ni、Sn選擇配比可保證Cu-Ni-Sn合金能發生調幅分解。

（2）本發明添加0.3~1.0%的Mn具有緩解合金偏析、提高合金鑄造流動性和提高合金抗應力腐蝕性能。當Mn含量低于0.3％時，材料時效硬化程度不明顯，Mn含量高于1.0％時，過量的Mn與基體形成脆性化合物，抗應力差，加工中易出現裂紋等質量缺陷。