本發(fā)明屬于合金材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材的制備方法。
背景技術(shù)：
：銅基彈性材料中應(yīng)用最廣泛的是錫磷青銅和黃銅。黃銅是由銅鋅作為主要原料制備的合金，黃銅合金帶材成本低、易制造，色澤美觀、耐磨、耐腐蝕，并具有良好的塑性加工性能而被廣泛應(yīng)用于無形、電子通訊等領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。但其強度不高，脫鋅及應(yīng)力腐蝕開裂的傾向大，材料的綜合性能較差。因此，需要通過添加微量元素對廉價的黃銅進行變質(zhì)處理以提高合金強度、硬度、彈性、耐蝕性等。目前市場黃銅合金帶件的需求量較大，對黃銅合金帶件性能的要求比較高，因此提高黃銅帶件的綜合性能顯得十分重要。鋁是黃銅的主要強化元素，在熔煉中能形成氧化鋁保護膜，阻止鋅蒸發(fā)，減少鋅燒損，從而提高黃銅合金的強度、耐蝕性等，而且鋁黃銅具有優(yōu)良耐蝕性能、力學(xué)性能尤其是耐磨性能以及低廉的成本。中國專利CN102796917B公開的一種高強度黃銅合金及其制造方法，該黃銅合金中包含銅、鉛、鐵、鋁、錳、錫、鋅和不可避免的雜質(zhì)，通過將原材料融化后保溫連鑄，最后拉伸除皮退火，得到的黃銅合金在保證切削性的基礎(chǔ)上，提高的黃銅合金的強度、硬度和伸長率。無壓滲透是近年來發(fā)展起來的制備出高體積分數(shù)金屬基復(fù)合材料的新技術(shù)，該技術(shù)制造成本低于粉末冶金、壓力浸滲等技術(shù)，但是優(yōu)于鋁合金熔體極易氧化，熔體表面氧化膜的存在使熔體與預(yù)制件截面的浸潤性很差，常用的無壓滲透工藝只能通過提高液態(tài)金屬溫度改變截面浸潤性，而且整個過程需要惰性氣體保護，效率低，容易發(fā)生界面反應(yīng)，因此需要改進浸滲工藝，提高復(fù)合材料的性能和生產(chǎn)效率。本發(fā)明將半連續(xù)澆鑄錠法與無壓滲透方法結(jié)合制備一種高強度高延伸的黃銅合金帶材。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材的制備方法，采用銅、鋅、釹、鑭、錳和鐵作為原料，采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，再經(jīng)熱軋、銑面、冷軋、熱處理和浸滲處理，得到高強度高延伸的鋁包覆黃銅合金帶材，進一步提黃銅合金帶材的應(yīng)用領(lǐng)域。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材的制備方法，包括以下步驟：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為850-1100℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，采用烘烤過的木炭作為覆蓋劑以保證合金液的真空狀態(tài)，得到合金液；(2)澆鑄：將步驟(1)制備的合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1000-1100℃，拉錠速度為30-60mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度30-50mm，結(jié)晶器水壓0.1-0.8MPa，結(jié)晶器出水溫度為30-40℃；(3)熱軋：將步驟(2)制備的坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為790-810℃，軋制速度為1.5-5m/s；(4)銑面和冷軋：對步驟(3)制備的熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.2-0.5mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下；(5)熱處理：對步驟(4)制備的精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為500-600℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為270-300℃；(6)浸滲處理：將步驟(5)制備的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅60-80％，釹和鑭0-0.3％，錳0-0.4％、鐵0-0.03％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(1)中木炭的厚度為80-100mm。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(2)中坯材含有細小均勻的等軸晶，所述等軸晶的分布均勻。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁30-50％，鎳20-30％，余量為鎂。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中旋轉(zhuǎn)的溫度為700-900℃，轉(zhuǎn)速為300-600r/min，時間為30-90min。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中浸滲處理過程中不需要惰性氣體保護。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中熱處理后的帶材的數(shù)量為一片或者多片。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅65-75％，鋁2-3.5％，鎳1-2％，余量為其他。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟(6)中基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材抗拉伸強度不低于580MPa，延伸性能不低于10％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明采用銅、鋅、釹、鑭、錳和鐵作為原料，采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，在黃酮合金中加入少量的釹和鑭能較少雜質(zhì)元素對黃酮合金加工性能的有害作用，同時可以細化晶粒，減少柱狀晶，擴大等軸晶區(qū)的作用，加入錳元素可以形成銅錳固溶體，保留了銅的高塑型，高延展率，優(yōu)異冷加工性能等，紡織材料脆裂，加入鐵元素可以在鑄造過程中作為形核劑，增加形核的數(shù)量，阻礙晶粒的長大，起到細化晶粒的效果，而且鐵元素未溶部分以星花狀分布在黃銅基體上，能促進切削屑的斷裂，改善黃銅合金的切削能力。(2)本發(fā)明采用半連續(xù)澆鑄錠法得到坯材，制備的坯材缺陷小，含有細小均勻的等軸晶，然后經(jīng)熱軋、銑面、冷軋和熱處理，使晶粒纖維變形，在不影響材料抗拉強度和硬度的情況下，顯著提高帶材的塑性。(3)本發(fā)明還對帶材進行浸滲處理處理，將鋁鎳鎂合金浸透入帶材，利用外部機械力帶動帶材在液態(tài)鋁鎳鎂合金內(nèi)快速旋轉(zhuǎn)，一方面防止固液界面形成氧化膜，另一方面促進鋁鎳鎂合金與帶材顆粒表面直接接觸，提高了界面浸潤性，而且旋轉(zhuǎn)過程對液態(tài)鋁鎳鎂合金浸滲前沿形成附加正應(yīng)力，增加了熔體滲入預(yù)制件的驅(qū)動力，提高了滲透的效率，降低了滲透的溫度，降低了生產(chǎn)成本，此外，整個浸滲過程不需要真空或者惰性氣體保護，簡化了對設(shè)備的要求，更加有利于工廠化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)能耗，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟價值。(4)本發(fā)明制備的基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材的組織致密，密集度高，含有細小均勻的等軸晶，帶材的抗壓強度好延伸性好，可提高黃銅合金帶材的適用領(lǐng)域。具體實施方式下面將結(jié)合具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。實施例1：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為850℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為80mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅60％，雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1000℃，拉錠速度為30mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度30-50mm，結(jié)晶器水壓0.1MPa，結(jié)晶器出水溫度為30℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為790℃，軋制速度為1.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.2mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為500℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為270℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將一片熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁30％，鎳20％，余量為鎂，在700℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以300r/min速度旋轉(zhuǎn)30min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅65％，鋁2％，鎳1％，余量為其他。實施例2：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為1100℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為100mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅80％，釹和鑭0.3％，錳0.4％、鐵0.03％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1100℃，拉錠速度為60mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度30-50mm，結(jié)晶器水壓00.8MPa，結(jié)晶器出水溫度為40℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為810℃，軋制速度為5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.5mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為600℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為300℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將兩片的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁50％，鎳30％，余量為鎂，在900℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以600r/min速度旋轉(zhuǎn)90min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅75％，鋁3.5％，鎳2％，余量為其他。實施例3：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為900℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為90mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅780％，釹和鑭0.2％，錳0.3％、鐵0.01％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1050℃，拉錠速度為40mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度35mm，結(jié)晶器水壓0.5MPa，結(jié)晶器出水溫度為35℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為800℃，軋制速度為2.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.3mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為550℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為290℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將一片或者多片的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁35％，鎳25％，余量為鎂，在800℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以400r/min速度旋轉(zhuǎn)60min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅70％，鋁2.3％，鎳1.5％，余量為其他。實施例4：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為950℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為95mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅75％，釹和鑭0.3％，錳0.2％、鐵0.02％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1100℃，拉錠速度為55mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度45mm，結(jié)晶器水壓0.6MPa，結(jié)晶器出水溫度為35℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為800℃，軋制速度為2.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.4mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為550℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為290℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將一片或者多片的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁45％，鎳20％，余量為鎂，在750℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以550r/min速度旋轉(zhuǎn)70min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅65％，鋁3.5％，鎳1％，余量為其他。實施例5：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為1000℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為80mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅65％，釹和鑭0.3％，錳0.3％、鐵0.03％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1100℃，拉錠速度為30mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度50mm，結(jié)晶器水壓0.5MPa，結(jié)晶器出水溫度為40℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為790℃，軋制速度為3.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.4mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為600℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為270℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將一片或者多片的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁40％，鎳20％，余量為鎂，在900℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以400r/min速度旋轉(zhuǎn)60min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅70％，鋁2.5％，鎳1.5％，余量為其他。實施例6：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為1000℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為100mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅80％，釹和鑭0.3％，鐵0.01％、雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1000℃，拉錠速度為50mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度50mm，結(jié)晶器水壓0.4MPa，結(jié)晶器出水溫度為40℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為790℃，軋制速度為3.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.5mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為500℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為290℃。(6)浸滲處理：不需要惰性氣體保護，將一片或者多片的熱處理后的帶材完全浸漬于液態(tài)鋁合金熔體中，其中液態(tài)鋁合金熔體中的組分，按重量百分比計，包括鋁45％，鎳30％，余量為鎂，在700℃下，將帶材在液態(tài)鋁合金熔體內(nèi)部以600r/min速度旋轉(zhuǎn)60min，以不引起液態(tài)鋁合金熔體劇烈翻騰為限，然后停止轉(zhuǎn)動，將帶材取出清洗，得到基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材，其中，基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材中的組分，按照重量百分比計，銅65％，鋁3.5％，鎳1％，余量為其他。對比例1：(1)制備合金液：選用銅、鋅為原料，在原料烘干后在熔煉裝置中進行融化，熔煉溫度為850℃，然后依次加入釹、鑭、錳和鐵，攪拌，覆蓋厚度為80mm烘烤過的木炭，得到合金液，其中合金液中的組分，按質(zhì)量百分比劑，包括：銅60％，雜質(zhì)小于等于0.1％，余量為鋅。(2)澆鑄：將合金液采用半連續(xù)澆鑄錠法形成坯材，澆鑄機采用振動式拉鑄，澆注溫度為1000℃，拉錠速度為30mm/min，控制結(jié)晶器內(nèi)液面高度30-50mm，結(jié)晶器水壓0.1MPa，結(jié)晶器出水溫度為30℃。(3)熱軋：將坯材采用熱軋機組進行軋制，控制終軋溫度為790℃，軋制速度為1.5m/s。(4)銑面和冷軋：對熱軋后的帶材進行銑面，銑面厚度為0.2mm，采用冷軋機組進行軋制：①再制給予精軋采用60％以上加工率；②精軋采用小功率軋制，控制在20％以下。(5)熱處理：對精軋后的帶材采用再結(jié)晶退火再精軋，其中再結(jié)晶的溫度為500℃，退火采用低溫去應(yīng)力退火，低溫去應(yīng)力退火的溫度為270℃。經(jīng)檢測，實施例1-6制備的基于旋轉(zhuǎn)浸滲的鋁包覆黃銅合金帶材的抗拉伸強度和伸長率的結(jié)果如下所示：實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6對比例1抗拉伸強度(MPa)580626596603618610565伸長率(％)1012.910.611.412.311.78.5上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當前第1頁1 2 3