一种高性能低锡青铜带及其制备方法

摘要

本发明提供了一种高性能低锡青铜带及其制备方法，属于化工冶金领域。它解决了现有的青铜带锡含量降低则机械性能也跟着降低的问题。该方法包括以下步骤：(1)按照如下质量分数配制原料：锡5.5～6.5％，磷0.06～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；在熔化炉中将配好的原料熔化；(2)利用所述熔化的原料进行熔铸后冷开坯，得到青铜带卷坯；(3)对所述青铜带卷坯初次中间退火，然后中轧；随后对中轧后的青铜带卷坯再次中间退火，然后精轧，得到青铜带卷；(4)对所述青铜带卷依次进行低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。本方法制得的青铜带具有机械性能好且成本低的优点。

权利要求

1.一种高性能低锡青铜带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照如下质量分数配制原料：锡4.0～5.0％，磷0.08～0.10％，镍0.20～

0.25％，余量为铜和杂质，所述杂质的质量分数不大于0.15％，且所述杂质包括质量分数均不大于0.05％的铁、铍、铋；然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为

1120～1160℃；将步骤(1)得到的原料搅拌、捞渣，采用可逐层分析的直读光谱分析仪进行分析并调整成分，成分符合要求后将其转入保温炉内，所述保温炉内原料的温度为1100～

1150℃，保温时间3-4小时；

(2)将熔化的所述原料经过熔铸后冷开坯，得到厚度为14.0mm的青铜带卷坯，其中，熔铸采用水平连铸，铸造温度为1100～1130℃，其工艺参数为拉12.8～14.8mm、停2.5～

3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，青铜带卷坯出口温度380～450℃；

(3)将制得的所述青铜带卷坯经过初次中间退火后中轧得到厚度为5.6-7.0mm的青铜带卷坯，然后对中轧后的青铜带卷坯再次中间退火，然后精轧，得到厚度为0.06mm的青铜带卷，其中两次中间退火的退火温度均为620～650℃，保温3.5～4.5小时；

(4)对制得的上述青铜带卷依次经过低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品，其中低温热处理在钟罩炉内进行，处理温度为230℃，时长3小时，表面清洗钝化在脱脂酸洗钝化线上进行。

说明书

一种高性能低锡青铜带及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工冶金领域，涉及一种锡青铜带及其制备方法，特别是一种高性能低锡青铜带及其制备方法。

背景技术

[0002] 锡青铜是铸造收缩率最小的有色金属合金，用来生产形状复杂、轮廓清晰、气密性要求不高的铸件，锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中十分耐蚀，因此具有其他铸件所不具有的优势，具有广泛的应用例如蒸汽锅炉、海船零件等。

[0003] 常见的锡青铜有QSn6.5-0.1和C1591。其中，QSn6.5-0.1的成分包括锡6.0～2
7.0％、磷0.10～0.25％，余量为铜和杂质，其硬态带抗拉强度为540～690N/mm，延伸率≥8％。而C1591的成分是锡5.5～7.0％、磷0.03～0.35％，余量为铜和杂质，其硬态带
2
抗拉强度590～685N/mm，延伸率≥8％。这些锡青铜的锡含量都高达7％，而锡的成本比较高，若为成本问题降低锡含量，又会造成锡青铜机械强度降低、延伸率下降的问题。 发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高性能低锡青铜带及其制备方法，使得制得的锡青铜带即具有较低的锡含量，又具有较好的机械强度和延伸率。 [0005] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高性能低锡青铜带，其特征在于，其各成分的质量分数如下：

[0006] 锡4.0～6.5％，磷0.05～0.15％，镍0.08～0.30％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.15％。

[0007] 本发明低锡青铜带中的杂质为铅、铁、硅、铍、铋或铝中的一种或多种。 [0008] QSn6.5-0.1的化学成分为锡Sn：6.0～7.0；磷P：0.10～0.25；余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.15％。本发明在QSn6.5-0.1铜的基础上降低Sn的含量，加入质量分数为0.08～0.30％的镍，由于锡在铜中的固溶强化作用，加入Sn可以使合金的抗拉强度和伸长率有所增加。当锡量低于4.0％时，则作为硬质点的相数量较少，因而锡青铜带不抗磨；但是如果含锡量·过高，则最终产品锡青铜带脆性大、硬度高，从而导致摩擦系数增大；另外含锡量过高，锡青铜带成本也会增大。在合金中加入少量的镍能使晶粒细化，提高锡青铜带的力学性能、耐磨性和热稳定性，弥补了锡减少引起的强度下降，镍能无限溶于固溶体内，促使树枝状晶体发达，因而加入少量的镍可减轻新型锡青铜中铅的偏析，有利于合金耐磨性的提高。另外还可以改善合金的补缩能力，减少厚断面铸件的疏松，从而提高锡青铜带的耐水压性能。

[0009] 作为优选，所述青铜带的各成分的质量分数如下：锡4.5～5.5％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；所述的杂质中包括质量分数小于0.05％的铁。采用的青铜带原料配比采用质量分数为0.08～
0.12％的磷和杂质中的铁形成Fe2P沉淀可以进一步改善了青铜带的机械强度。 [0010] 本发明另一个目的还提供一种高性能低锡青铜带的制备方法，该方法包括以下步骤：

[0011] (1)：按照如下质量分数的成分配制原料：锡5.0～6.0％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，且所述杂质的质量分数不大于0.1％；在熔化炉中将配好的原料熔化；

[0012] (2)：将上述熔化的原料经过熔铸后直接冷开坯，得到青铜带卷坯； [0013] (3)：将上述制得的青铜带卷坯经过初次中间退火后中轧，然后对中轧后的青铜带卷坯再次中间退火，然后精轧，得到青铜带卷；

[0014] (4)对上述制得的青铜带卷依次经过低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。

[0015] 本发明步骤(2)中直接冷开坯取消了带坯均匀化退火，达到了节能和缩短生产流程的目的，步骤(3)中通过对青铜带卷坯两次中间退火、中轧和精轧，改变了合金的晶相，使合金的韧性增加；同时合金的晶相中产生固溶强化，经过处理后的青铜带强度获得大幅度提高。作为优选，步骤(1)中所述杂质为铅、铁、硅、铍、铋或铝中的一种或一种以上，所述的杂质中包括质量分数小于0.05％的铁。

[0016] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(1)中在熔化炉内进行熔化的熔化温度为1050～1240℃。

[0017] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(2)中熔铸采用水平连铸，铸造温度为1100～1200℃。

[0018] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述水平连铸的工艺参数为拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，青铜带卷坯出口温度380～450℃。

[0019] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，步骤(3)中两次中间退火的退火温度均为600～650℃，保温3.5～6小时。

[0020] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述步骤(1)、步骤(2)之间还包括步骤(20)：

[0021] 将步骤(1)得到的原料搅拌、捞渣、取样分析并调整成分，成分符合要求后将其转入保温炉内，所述保温炉内原料的温度为1090～1140℃。

[0022] 在上述的高性能低锡青铜带的制备方法中，所述步骤(2)得到的青铜带卷坯厚度为14.0～16.5mm，所述步骤(3)中轧后的青 铜带卷坯厚度为5.6～9.2mm，精轧后的青铜带卷坯厚度为0.06～1.2mm。

[0023] 与现有技术相比，本发明通过添加微量镍来细化晶粒，解决了锡含量减少后降低机械强度的问题，使抗拉强度比QSn6.5～0.1更高。同时，采用直接冷开坯来取代传统的均匀化退火，能够有效地提高产品的机械性能和延伸率。而由于锡含量降低了0.5％，使得每吨锡青铜能节省20千克的锡，明显降低用户的原料成本。

具体实施方式

[0024] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0025] 实施例1

[0026] 所要制备的高性能低锡青铜带，其各成分的质量分数为：

[0027] 锡5.0～5.5％，磷0.08～0.12％，镍0.10～0.20％，余量为铜和杂质，杂质包括均质量分数均不大于0.02％的铅、铁和铝。

[0028] 上述高性能低锡青铜带的制备方法如下：

[0029] 先配制原料，各成分的质量分数如上所述，然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为1180℃～1200℃，保温时间，1～2小时。。

[0030] 然后将熔化的原料进行熔铸，熔铸工艺采用水平连铸，该工艺的参数为铸造温度为1150～1180℃、拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，出口温度380～450℃；铸造之后直接冷开坯，得到青铜带卷坯，其厚度为16.0mm。

[0031] 随后，对青铜带卷坯初次中间退火，退火温度为600～650℃，保温4.5～5小时。然后中轧，使青铜带卷坯厚度减为8.0～9.0mm。而后对中轧后的青铜带卷坯进行再次中间退火，退火温度和保温时间与初次中间退火相同。然后精轧，得到青铜带卷，其厚度为
1.0mm。

[0032] 最后，对上述青铜带卷依次进行低温热处理、表面清洗钝化，最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。低温热处理可在钟罩炉内进行，处理温度为230℃，时长3小时；表面清洗钝化在脱脂酸洗钝化线上进行。

[0033] 实施例2

[0034] 所要制备的高性能低锡青铜带，其各成分的质量分数如下：

[0035] 锡6.0～6.5％，磷0.06～0.08％，镍0.08～0.15％，余量为铜和杂质，且所述杂质包括质量分数均不大于0.02％的铅、硅、铍、铋和铝。

[0036] 上述高性能低锡青铜带的制备方法如下：

[0037] 先配制原料，各成分的质量分数如上所述，然后将配好的原料放置到熔化炉中熔化，熔化炉内的温度为1120～1200℃。将原料搅拌捞渣，采用可逐层分析的直读光谱分析仪进行分析，分析得出原料的各成分配比不合适后需要添加原材料重新调整成分，直到成分符合配方比例要求后将其转入保温炉内。保温炉内的原料温度为1140～1200℃，保温时间2～3小时。

[0038] 然后将保温的原料进行熔铸，熔铸工艺采用水平连铸，该工艺的参数为铸造温度为1120～1150℃、拉12.8～14.8mm、停2.5～3.2s、反推1.6～3.2mm，铸造速度为160～190mm/min，出口温度380～450℃；铸造之后直接冷开坯，得到青铜带卷坯，其厚度为14.0mm。

[0039] 随后，对青铜带卷坯初次中间退火，退火温度为600～650℃，保温4.5～5小时。然后中轧，使青铜带卷坯厚度减为5.6～7.0mm。而后对中轧后的青铜带卷坯进行再次中间退火，退火温度和保温时间与初次中间退火相同。然后精轧，得到青铜带卷，其厚度为
0.06mm。

[0040] 最后，对上述青铜带卷依次进行低温热处理、表面清洗钝化， 最后拉弯矫得到高性能低锡青铜带成品。低温热处理可在钟罩炉内进行，处理温度为230℃，时长3小时；表面清洗钝化在脱脂酸洗钝化线上进行。