[发明专利]一种耐磨铜合金材料及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CuAl10Ni耐磨铜合金材料及其铸造方法；特别是涉及一种轨道交通车辆空气弹簧定位导套产品的CuAl10Ni耐磨铜合金材料及其铸造方法。 

背景技术

传统的轨道交通车辆空气弹簧定位导套是采用国标GB/T1176-1987铸造铝青铜（ZCuAl9Mn2）制造，存在综合机械性能差、耐磨性差和抗腐蚀性差的缺点。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点和不足，提供一种抗拉强度和屈服强度高、耐磨性和抗腐蚀优良、伸长率高及使用寿命长的一种CuAl10Ni铜合金材料及其铸造方法； 

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：一种CuAl10Ni耐磨铜合金材料的铸造方法，其特征在于所述的CuAl10Ni耐磨铜合金材料按以下原材料的重量配比配料和工艺方法及步骤完成熔炼和铸造：

所述的各原料的重量配比为：

铝铜中间合金15～26重量份，    镍板4～8重量份，

纯铁3～6重量份，             电解铜60～80重量份，

金属锰1～2重量份，         六氯乙烷0.3～0.6重量份，

碎玻璃2～6重量份；

其中，铝铜中间合金，含Al为50%，其余为Cu；

镍板中含Ni ≥99.5%； 

纯铁含Fe≥99%；

金属锰含Mn≥99%；

CuAl10Ni耐磨铜合金材料化学成份如下：

Cu≥76％,          Al 9.5～11.0％,       Ni 4.0～6.5％,    

Fe 3.5～5.5％,     Mn 1.0～3.0%；

所述的各步骤为：

（1）、装炉，CuAl10Ni耐磨铜合金的熔炼设备为中频感应电炉，将上述重量配比的电解铜、镍板及纯铁装入预热至暗红色的坩埚中，装炉方法为：首先将块状电解铜铺在坩埚底层，块状电解铜数量为7~10块，然后将镍板及纯铁铺在块状电解铜层上，再将剩余的块状电解铜铺在镍板及纯铁层上，最后将长条形电解铜布满坩埚周边；

（2）、熔化， 装炉后快速熔化，熔化温度1200~1250℃，待电解铜、镍板及纯铁全部熔化后，搅拌合金液，再按重量配比加入金属锰，边加边搅拌，待金属锰加完后，加入少许电解铜降温，降温至稠糊状时，开始按重量配比加入铝铜中间合金；其中，加入铝铜中间合金的方法是：逐块加入，每加入一块，进行充分搅拌，因加入铝铜中间合金的过程是放热反应过程，如合金液温度升得较高，加入电解铜降温，具体操作原则是：低温加铝铜中间合金，充分搅拌，降温用的电解铜为备用电解铜，降温用的电解铜入炉前必须预热；

（3）、掺氟铝酸钠及浇注砂型试样，待铝铜中间合金加完后，合金液温度达到1200~1250℃时，另加入氟铝酸钠0.3~0.5％，然后进行充分搅拌，搅拌完后，进行常规的扒渣、浇注砂型试样和含气量检验，含气量检验如不合格，使用钟罩按重量配比分2次压入六氯乙烷进行精炼除气；

（4）、浇注成型，含气量检验合格后，进行浇注，采用卧式离心机铸造，转速400~500转/分，浇注温度1100~1200℃，浇注过程中，按配料比例在浇包的铜合金液中加入碎玻璃进行覆盖。

（5）、通过上述方法获得的CuAl10Ni耐磨铜合金材料机械性能，可达到如下标准：屈服强度б_0.2≥270N/㎜²，抗拉强度б_b≥600N/㎜²，伸长率σ₅≥12％， 布氏硬度HBW≥140，该耐磨铜合金材料专门用于生产轨道交通车辆空气弹簧定位导套产品。 

通过上述方法获得的CuAl10Ni耐磨铜合金材料具有综合机械性能好、极高的耐磨性和抗腐蚀性等优点。 

下面将传统的ZCuAl9Mn2(S)材料与CuAl10Ni(Li)材料机械性能对比：