表1 鉻青銅化學成分(質量分數,不大于)(%)

1、熱學性能

液相線溫度:1075~1080℃;

固相線溫度:1070~1073℃;

比熱容:20℃時為385J/(kg.℃);

熱導率:TBOO狀態,20℃時為171W/(m.℃);THO4狀態,20℃時為324W/(m.℃)。

線膨脹系數:QCr0.5合金20~100℃平均線膨脹系數α1=17.64*10/℃。

2、質量特性

QCr0.5合金20℃時密度為8890kg/m。

3、電性能

導電率:TBOO狀態(固溶態),20℃時為40%IACS;THO4狀態(固溶-冷加工-時效態),20℃時為80%IACS。

電阻率:THO4狀態(固溶-冷加工-時效態),20℃時為0.0216uΩ.cm。

電阻溫度系數:20~100℃為0.0033/℃。

化學性能

耐腐蝕性能:耐蝕性類似純銅,抗電蝕性能優于純銅。

抗氧化性能:合金高溫抗氧化性能良好,鉻青銅高溫氧化性能,見下表2。

表2 鉻青銅高溫氧化性能

力學性能

表3 C18200、C18400和C18500鉻青銅合金典型力學性能

①載荷下延伸0.5%;②500℃時效3h;③450℃時效3h。

工藝性能

1、熔煉與鑄造工藝

鉻青銅合金通常采用中頻感應電爐熔煉。熔池用60%~70%硼砂加30%~40%玻璃組成溶劑覆蓋,也可采用煅燒木炭覆蓋,采用磷脫氧銅。鉻以Cu-Cr中間合金或金屬鉻形式加入。煙灰覆蓋下進行半連續鑄造,澆注溫度為1300~1360℃。

2、成形性能

鉻青銅合金冷、熱加工性能良好,可進行擠壓、熱軋、鍛造(要求鍛后進行固溶處理)等熱加工,熱加工溫度為820~930℃。固溶、退火或適當拉拔狀態下,可進行拉拔、冷軋、鐓鍛、型鍛或彎曲等冷加工。

3、焊接性能

鉻青銅合金能錫焊、銀焊和釬焊,易于進行氣體保護電弧焊,對散熱好焊接部位采用電子.束焊接效果好。熔焊和硬釬焊會降低熱處理后材料獲得性能,這種焊接通常用于軟狀態,并隨之施以必要熱處理。軟釬焊性能良好,不推薦氧乙炔焊、保護金屬弧焊、電阻點焊和電阻縫焊。

4、切削加工與磨削性能

鉻青銅合金切削加工性為易切削黃銅HPb63-320%。切削時使用含20%鉛油礦物油作冷卻潤滑劑。

固溶處理:980~1000℃，10~30min，水淬;

時效處理:425~500℃，2~4h，空冷。

熔煉設備: 0.5 t中頻電磁感應電爐。

原材料:質量分數為99.99% 純銅, 99.95% 純鉻, 99.98% 純鈷,48%鈰的混合稀土。

輔助材料: 10%磷-銅合金,金屬純鎂,電石,硼砂,木炭,碎玻璃。

工藝要點分析

1、熔爐及工具準備

熔煉爐為250kg感應電爐,筑爐(爐襯材料為98%石英砂+2%硼酸)后刷涂料,然后將其徹底烘干。

熔煉工具:鐘罩、壓漂、攪棒等工具涂刷涂料。凡是與金屬接觸的各種熔煉工具必須刷好涂料徹底烘干,澆注包刷好涂料后徹底烘干待用。

爐前檢驗模具:含氣量檢驗模具(標準試樣)和彎角檢驗模具(標準試樣)以及基爾試樣模具(標準試樣)刷好涂料后徹底烘干。

2、爐料準備

金屬爐料純銅剪切為100mm×100mm~200mm塊狀(視熔爐口徑大小) ,塊度過大容易造成棚料現象而延長熔煉時間,且容易產生氧化損失。純鉻脆而熔點高(1857℃) 破碎成10mm以下的顆粒狀,易于快速熔化。純鈷板熔點較高(1490℃) 破碎成20 mm×20 mm小塊,易于熔化。混合稀土熔點低,易燃燒,切割成50mm×50mm大小塊狀或粒狀,切割稀土時應間歇慢速防止燃燒,切割后放置在煤油中保存。輔助爐料電石破碎成10mm以下的顆粒狀,電石極易受潮應在干燥環境下放置,受潮后的電石(表面粉化)千萬不可加入爐中。木炭塊度破碎成20mm左右的顆粒即可。硼砂應在880℃溫度下去除結晶水后結塊,塊度控制在50mm左右。碎玻 璃塊度不大于100mm。過大塊度的金屬爐料不利于合金熔化,有時還發生棚料現象,但金屬爐料塊度過小時在預熱過程中容易產生氧化現象。塊度較小的輔助爐料(覆蓋劑)能很快地鋪展覆蓋液態金屬,塊度過大時不利于快速覆蓋液態金屬。

3、爐料及工藝裝備預熱

3.1 金屬爐料

純銅預熱至500~600 ℃時準備待用,可用明火或者預熱爐預熱,若用明火預熱,時間不得超過30min,否則會產生氧化現象。純鉻顆粒預熱至200~300 ℃時用紫銅皮包裹,每包質量不大于1.0 kg。 純鈷預熱采用慢熱,最好用電阻爐預熱至100~200 ℃時用紫銅皮包裹,因純鈷在較高的溫度(300℃以上)預熱會與空氣中的氧發生反應而損失。混合稀土容易氧化和燃燒,用紫銅皮包裹后放在爐臺預熱即可,但要時刻檢查預熱溫度,防止過熱燃燒。

3.2 輔助爐料

電石和木炭(事先干燥)可不預熱,碎玻璃預熱至50~100 ℃待用,硼砂去除結晶水后使用,含氣量試樣和彎角試樣模具預熱至40~60 ℃待用,澆注包預熱至800 ℃以上時待用。

3.4熔煉

一切準備工作就緒后熔爐坩堝預熱至500 ℃以上時加料熔煉(所有爐料不得冷態加入) 。首先在坩堝底部放入電石、木炭、碎玻璃和硼砂(電石∶木炭∶碎玻璃∶硼砂=40∶40∶15∶5) , 厚度以覆蓋液態金屬100 mm以上為宜,然后加入五分之四預熱后的純銅(另五分之一在熔煉后期調節液態金屬溫度)快速熔化,純銅被熔化為液態時自然沉降在坩堝底部,覆蓋劑漂浮在液態金屬上部,完全覆蓋銅液,注意觀察液態金屬表面,當覆蓋劑不足100mm時補加至100mm以上,此過程保持至熔煉結束。待熔煉溫度達到1200~1250℃時用鐘罩加入三分之二磷銅(總加入量占銅液質量的0.3%~0.5%) 預脫氧,然后,分別將預熱好的鉻和鈷加入到距銅液底部三分之一處,鉻(7.19g/cm)的密度較小用普通鐘罩直接加入即可;鈷(8.9 g/cm)的密度與銅相差無幾,加入時防止沉降于坩堝底部而難以熔化,用帶有封口裝置的鐘罩分批加入,為了使高熔點的鉻(1857 ℃) 、 鈷(1490℃) 迅速熔化在液態金屬中且減少氧化,用裝有鉻、鈷的鐘罩在液態金屬中做緩慢的圓周性移動,直至鉻、鈷金屬完全熔化在銅液中;然后用剩余的五分之一的純銅調節液態金屬溫度,當溫度調節至1200 ℃左右時,再加入剩余三分之一的磷銅二次脫氧,之后分分2~3次用鐘罩加入混合稀土,最后用鐘罩將純鎂(總加入量占銅液質量的0.1%~0.3%) 壓入至距離坩堝底部五分之一處緩慢攪動精煉、排氣、清渣,完成以上工序后靜置5~10min, 讓液態金屬中的氣體和氧化渣充分上浮,待液態金屬溫度達到1180~1200℃時質量檢驗。

B、導電性能好,電導率≥80%IACS。

C、良好的耐蝕性能。

D、電鍍性能好。

E、無毒性,適用于衛生潔具模、食品模。

應用例:模芯、食品模、衛生潔具模、注塑機注塑嘴等。

鉻青銅內加入微量(≤0.01)鋯。具有良好的導電性,導熱性,高的硬度,耐磨,抗爆,抗裂性以及軟化溫度,使用時損耗少,焊接總成本低,適合作為熔接焊機的電極及有關零件。

鈹青銅有加工鈹青銅和鑄造鈹青銅之分。常用的鑄造鈹青銅有Cu-2Be-0.5Co-0.3Si,Cu-2.6Be-0.5Co-0.3Si,Cu-0.5Be-2.5Co等。加工鈹青銅含鈹量控制在2%以下,國產鈹銅加入0.3%的鎳,或加0.3%的鈷。常用的加工鈹青銅有:Cu-2Be-0.3Ni,Cu-1.9Be-0.3Ni-0.2Ti等。鑄造鈹青銅則用于防爆工具、各種模具、軸承、軸瓦、軸套、齒輪和各種電極等。加工鈹青銅主要用作各種高級有彈性元件,特別是要求良好的傳導性能、耐腐蝕、耐磨、耐寒、無磁的各種元件,大量用作膜盒、膜片、波紋管、微型開關等。