一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金
阅读说明：本技术 一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金 (Wear-resistant phosphorus-copper alloy for marine ships ) 是由 张海飞 于 2021-06-01 设计创作，主要内容包括：一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金,所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡5.5-7％、磷0.4-0.8％、镍0.1-0.4％、锌0.1-0.4％、镧0.01-0.03％、铈0.02-0.08％、其他杂质≦0.5％,余量为铜；本发明将传统的磷铜合金中的含磷量增加到最高0.8％,大大增强了合金的弹性和耐磨性,同时添加稀土元素镧、铈,和协同作用,有助于细化晶粒,提高合金的强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性,同时还可以对铜、镍和锡具有合金化作用,降低合金活度,增加合金相互溶解度,明显提高合金的抗氧化能力,对合金表面具备改性作用,提高表面质量,延长使用寿命。(The wear-resistant phosphorus-copper alloy for the marine ship comprises the following components in percentage by mass: 5.5 to 7 percent of tin, 0.4 to 0.8 percent of phosphorus, 0.1 to 0.4 percent of nickel, 0.1 to 0.4 percent of zinc, 0.01 to 0.03 percent of lanthanum, 0.02 to 0.08 percent of cerium, less than or equal to 0.5 percent of other impurities, and the balance of copper; the invention increases the phosphorus content in the traditional phosphorus-copper alloy to 0.8 percent at most, greatly enhances the elasticity and the wear resistance of the alloy, simultaneously adds the rare earth elements of lanthanum and cerium and has synergistic effect, is beneficial to refining crystal grains, improves the strength, the toughness, the corrosion resistance and the oxidation resistance of the alloy, simultaneously can also have alloying effect on copper, nickel and tin, reduces the activity of the alloy, increases the mutual solubility of the alloy, obviously improves the oxidation resistance of the alloy, has the modification effect on the surface of the alloy, improves the surface quality and prolongs the service life.)
技术领域
本发明涉及金属复合材料技术领域，具体涉及一种低电阻率的复合型母线铜排及其制作方法。
背景技术
磷青铜是铜与镍、磷的合金，质地坚硬，是船舶及海洋工程中常用的耐磨零件和弹性元件，用于制造在中等荷载和中风滑动速度下工作的弹性零件，如垫圈、轴承、弹簧、弹片等，不仅具有优良的弹性性能，且具有耐腐蚀、耐磨、无磁性的特点，是目前铜基弹性合金材料中用量最大、用途最广的弹性材料，但目前我国的磷青铜产品质量相对于发达国家仍有不小地差距，耐磨性以及表面质量较差，亟需对组分以及制备方法进行改进。
发明内容
本发明目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡5.5-7％、磷0.4-0.8％、镍0.1-0.4％、锌0.1-0.4％、镧0.01-0.03％、铈0.02-0.08％、其他杂质≦0.5％，余量为铜。
优选地，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡5.5-6.5％、磷0.5-0.8％、镍0.1-0.2％、锌0.2-0.3％、镧0.01-0.02％、铈0.02-0.06％、其他杂质≦0.3％，余量为铜。
优选地，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡6.5％、磷0.7％、镍0.15％、锌0.25％、镧0.015％、铈0.03％、其他杂质≦0.3％，余量为铜。
上述用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金的制作方法，包括如下步骤：
(a)将中频感应熔炼炉预热，按配比称取锡、磷、镍和锌后投料，加热至1300-1400℃，熔化后降温，再加入按重量称取的镧和铈，加热至1250-1300℃，完全熔化后保温至1220℃；
(b)采用水平连续振动铸造法将铸造成实心合金锭，浇注温度为1150-1200℃；
(c)将步骤(b)得到的合金锭进行高温均匀化退火；
(d)将退火后的合金锭进行冷粗轧，加工率为70-80％；
(e)将冷粗轧后的板材进行中间退火得到磷铜合金板带，退火温度为450-500℃，退火时间为1.5-2.5h；
(f)将磷铜合金板带经冷轧机进一步轧制；
(g)将冷轧后的板带进行低温退火，退火温度为150-250℃，退火时间为2-3h。
优选地，步骤(c)中，高温均匀化退火分为两阶段，第一阶段炉气温度设为300-410℃，料卷温度为280-380℃，保温9-10h，进行除油工序；第二阶段炉气温度升至580-600℃，料卷温度为520-540℃，保温时间为4-6h。
优选地，步骤(d)中，冷粗轧道次压下量为14mm-13mm-11mm-8.6mm-6mm。
优选地，步骤(f)中，冷轧道次压下量为6mm-4mm-2mm-1.2mm。
有益效果：
本发明将传统的磷铜合金中的含磷量增加到最高0.8％，大大增强了合金的弹性和耐磨性，同时添加稀土元素镧、铈，协同作用有助于细化晶粒，提高合金的强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性，同时还可以对铜、镍和锡具有合金化作用，降低合金活度，增加合金相互溶解度，明显提高合金的抗氧化能力，对合金表面具备改性作用，提高表面质量，延长使用寿命。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡6.5％、磷0.7％、镍0.15％、锌0.25％、镧0.015％、铈0.03％、其他杂质≦0.3％，余量为铜。
上述用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金的制作方法，包括如下步骤：
(a)将中频感应熔炼炉预热，按配比称取锡、磷、镍和锌后投料，加热至1300-1400℃，熔化后降温，再加入按重量称取的镧和铈，加热至1250-1300℃，完全熔化后保温至1220℃；
(b)采用水平连续振动铸造法将铸造成实心合金锭，浇注温度为1150-1200℃；
(c)将步骤(b)得到的合金锭进行高温均匀化退火；其中，高温均匀化退火分为两阶段，第一阶段炉气温度设为300-410℃，料卷温度为280-380℃，保温9h，进行除油工序；第二阶段炉气温度升至580-600℃，料卷温度为520-540℃，保温时间为5.5h；
(d)将退火后的合金锭进行冷粗轧，加工率为70％，冷粗轧道次压下量为14mm-13mm-11mm-8.6mm-6mm；
(e)将冷粗轧后的板材进行中间退火得到磷铜合金板带，退火温度为450-500℃，退火时间为2h；
(f)将磷铜合金板带经冷轧机进一步轧制，冷轧道次压下量为6mm-4mm-2mm-1.2mm；
(g)将冷轧后的板带进行低温退火，退火温度为150-250℃，退火时间为2.5h。
实施例2
一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡6％、磷0.8％、镍0.3％、锌0.4％、镧0.02％、铈0.05％、其他杂质≦0.5％，余量为铜。
上述用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金的制作方法，包括如下步骤：
(a)将中频感应熔炼炉预热，按配比称取锡、磷、镍和锌后投料，加热至1300-1400℃，熔化后降温，再加入按重量称取的镧和铈，加热至1250-1300℃，完全熔化后保温至1220℃；
(b)采用水平连续振动铸造法将铸造成实心合金锭，浇注温度为1150-1200℃；
(c)将步骤(b)得到的合金锭进行高温均匀化退火；其中，高温均匀化退火分为两阶段，第一阶段炉气温度设为300-410℃，料卷温度为280-380℃，保温10h，进行除油工序；第二阶段炉气温度升至580-600℃，料卷温度为520-540℃，保温时间为6h；
(d)将退火后的合金锭进行冷粗轧，加工率为75％，冷粗轧道次压下量为14mm-13mm-11mm-8.6mm-6mm；
(e)将冷粗轧后的板材进行中间退火得到磷铜合金板带，退火温度为450-500℃，退火时间为2.5h；
(f)将磷铜合金板带经冷轧机进一步轧制，冷轧道次压下量为6mm-4mm-2mm-1.2mm；
(g)将冷轧后的板带进行低温退火，退火温度为150-250℃，退火时间为3h。
实施例3
一种用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金，所述磷铜合金的组成成分及质量百分比为：锡5.5％、磷0.5％、镍0.2％、锌0.4％、镧0.03％、铈0.05％、其他杂质≦0.5％，余量为铜。
上述用于海洋船舶的耐磨型磷铜合金的制作方法，包括如下步骤：
(a)将中频感应熔炼炉预热，按配比称取锡、磷、镍和锌后投料，加热至1300-1400℃，熔化后降温，再加入按重量称取的镧和铈，加热至1250-1300℃，完全熔化后保温至1220℃；
(b)采用水平连续振动铸造法将铸造成实心合金锭，浇注温度为1150-1200℃；
(c)将步骤(b)得到的合金锭进行高温均匀化退火；其中，高温均匀化退火分为两阶段，第一阶段炉气温度设为300-410℃，料卷温度为280-380℃，保温9.5h，进行除油工序；第二阶段炉气温度升至580-600℃，料卷温度为520-540℃，保温时间为5h；
(d)将退火后的合金锭进行冷粗轧，加工率为80％，冷粗轧道次压下量为14mm-13mm-11mm-8.6mm-6mm；
(e)将冷粗轧后的板材进行中间退火得到磷铜合金板带，退火温度为450-500℃，退火时间为2.5h；
(f)将磷铜合金板带经冷轧机进一步轧制，冷轧道次压下量为6mm-4mm-2mm-1.2mm；
(g)将冷轧后的板带进行低温退火，退火温度为150-250℃，退火时间为3h。
性能测试
实施例1-3以及对比例的性能测试数据如表1所示；对比例采用传统的磷铜合金带；
表1
项目
硬度/HV
抗拉强度/MPa
E/10<sup>5</sup>MPa
实施例1
253.2
825.6
1.12
实施例2
255.4
815.2
1.16
实施例3
244.8
831.0
1.08
由表1数据可知，本发明磷铜合金的硬度和抗拉强度均较高，给高精度高弹性磷青铜板带的批量生产提供了可能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。