[发明专利]Cu-15Ni-8Sn铜合金、铜合金棒及其制备方法

说明书

本申请提供了一种Cu‑15Ni‑8Sn铜合金，包括以下质量百分数的组分：14％～16％的Ni，7.0％～8.5％的Sn，0.1％～0.5％的Si，0.8％～1.5％的Al，0.05％～0.2％的Mg，0.05％～0.2％的Ce，余量的Cu以及不可避免的杂质；本申请还提供了一种基于上述组分配方的铜合金棒及其制备方法；本申请对铜合金棒进行了成分强化与工艺强化，成分强化结合工艺强化实现了强强联合，从而优化了铜合金棒的包括强度、硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能在内的综合性能，能够满足高负载、高速和高腐蚀环境下使用的轴承、轴套、轴瓦等零部件对所用铜合金材料性能的要求。

技术领域

本发明涉及铜合金材料技术领域，尤其是涉及一种Cu-15Ni-8Sn铜合金、铜合金棒及其制备方法。

背景技术

目前，航天航空、石油钻井平台、重型装备等高负载、高温、高速和高腐蚀环境下使用的轴承、轴套、轴瓦等零部件通常使用铜合金材料。

铜镍锡合金(如Cu-15Ni-8Sn和Cu-9Ni-6Sn)是一种既具有高强度又具有优良耐磨性以及耐蚀性能的高端铜合金材料，特别是Cu-15Ni-8Sn合金的强度最高可达1100MPa以上，与高强钢和铍青铜相当，在海水或酸性、油气环境下的耐蚀性能以及高负载条件下的耐磨性能均优于铍青铜、铝青铜。

Cu-15Ni-8Sn合金属于时效调幅分解(Spinodal)强化型铜合金，合金时效强化效果主要在于冷加工后时效过程中析出强化粒子，起到钉扎位错并阻碍其运动的作用，从而达到合金强化目的，使合金获得高的硬度、强度和优良的耐磨性能等综合性能。

因此，如何优化Cu-15Ni-8Sn铜合金的包括强度、硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能在内的综合性能，以满足航天航空、石油钻井平台、重型装备等高负载、高速和高腐蚀环境下使用的轴承、轴套、轴瓦等零部件对所用铜合金材料性能的要求是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cu-15Ni-8Sn铜合金。本发明的另外一个目的是提供一种铜合金棒。本发明的另外一个目的是提供一种铜合金棒的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种Cu-15Ni-8Sn铜合金，包括以下质量百分数的组分：14％～16％的Ni，7.0％～8.5％的Sn，0.1％～0.5％的Si，0.8％～1.5％的Al，0.05％～0.2％的Mg，0.05％～0.2％的Ce，余量的Cu以及不可避免的杂质。

一种铜合金棒，所述铜合金棒由上述的Cu-15Ni-8Sn铜合金制成。

一种上述的铜合金棒的制备方法，包括以下步骤：

1)熔炼：首先在熔炼炉内依次加入铜、镍，熔化后加木炭覆盖保护，然后加入剩余合金元素，待全部元素加入后升温搅拌，然后扒渣加木炭覆盖，然后静置升温至1280℃～1300℃，然后转炉，转炉后再次扒渣，然后煅烧木炭覆盖、测温以及调整温度，然后取样化验；

2)半连续铸造：半连铸过程中，起拉时熔体温度为1250℃～1280℃，正常铸造时熔体温度为1230℃～1250℃；

保温炉内熔体液位控制在上液面距离保温炉炉口500mm～600mm；

起拉速度为50mm/min～60mm/min，正常铸造速度为80mm/min～100mm/min，铸造完成后制得铜合金棒坯；

3)表面处理：将步骤2)制得的铜合金棒坯头尾锯掉50mm～100mm，然后再进行表面车削掉5mm～10mm；

4)热挤压：挤压前将挤压模具预热至400℃～450℃，石墨与机油混合润滑；