【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及銅管套制造，具體是涉及一種高強耐磨銅管套的制備方法。
技術介紹
1、隨著社會的快速發展，油氣勘探設備、生產器械等對高強耐磨材料的需求量愈來愈大，油氣勘探機械用的管套類零件材料由于工作環境的特殊，要求材料具有高強度、高耐磨性且還需要有較好的耐腐蝕性能，我國在該類合金材料的研制方面起步較晚，主要依靠進口，但進口價格比較高，而目前國內對于該類合金材料的需求較大，所以需國內自主研發此類合金，實現自給自足，替代進口市場。
2、針對現有銅鎳錫工藝基本沒有或者不滿足祛除偏析組織的條件，鍛造時會發生開裂，且鍛造過程以墩壓為主無拔長工序，無法進行有效的鍛造變形，因此無法很好地對鑄態晶粒進行破壞，基于以上原因現流行工藝無法對晶粒進行有效破碎，制備的管套產品硬度僅能達到250～270hb、晶粒度為115～127um，電導率為8.0～13.0％iacs，存在硬度值低、偏析嚴重、晶粒度粗大的問題，生產出管套成品率、合格率較低、生產成本較高，無法實現量產。
3、本專利技術針對現有工藝技術存在的不足，提出了一種鍛造難度較低，成品硬度在292～310hb，電導率8.0～13.0％iacs、合格率達90％、材料利用率達69.7～70.4％，并且可以很好地消除析出相組織、均勻破壞晶粒、可以實現量產的高強耐磨銅管套制備方法。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種高強耐磨銅管套的制備方法。
2、本專利技術的技術方案是：一種高強耐磨銅管套的制備方法，包
3、s1、配料
4、原材料按照質量百分比計，包括14.0～16.0wt.％的ni、6.0～9.0wt.％的sn、0.1～2.0wt.％的mn以及余量的cu；
5、s2、真空熔鑄
6、對真空熔煉爐內部抽至真空度≤10pa，采用梯度升溫的方式升溫至功率為745～755kw并在此功率下精煉55～65min，然后降功率為295～305kw并在此功率下進行澆鑄，得到鑄錠；
7、s3、反偏析均勻化處理
8、將鑄錠在室溫下入爐，在160～180min內升溫至840～900℃保溫8～13h，保溫結束后放入質量濃度為10～20％的528類油淬火液中冷卻至室溫；
9、s4、鍛造
10、將鑄錠進行裝爐，裝爐溫度為600～620℃，采用十字墩拔鍛造方法對在760～800℃下保溫360～480min后的鑄錠進行鍛造，始鍛溫度為770～790℃，終鍛溫度為550～570℃，得到厚度≤200mm的圓形坯料并沖孔，修整成管套毛坯；
11、s5、固溶處理
12、管套毛坯室溫裝爐，入爐后150～180min內從室溫升溫至850～900℃并保溫60～90min，保溫結束后在30～50s內投入質量濃度為10～20％的528類油淬火液中并攪動工件進行冷卻，冷卻至85℃以下后取出；
13、s6、時效處理
14、使用電阻爐進行時效處理，管套毛坯室溫入爐后在70～80min從室溫升溫至370～430℃并保溫240～270min，保溫結束后冷卻；
15、s7、車削處理
16、精車處理，確保表面符合相關技術要求。
17、說明：本專利技術在步驟s4中采用十字墩拔鍛造方法得到厚度≤200mm的圓形坯料并沖孔能夠有效提高材料的利用率，常規的管套生產是將鑄錠處理好后進行車削掏芯或線切割，切割后廢料較多(原始投料量大，利用率約41％)，使用沖孔的方式可以減少原始投料量，最終成品僅需車削即可(利用率約69.7～70.4％)。
18、進一步地，步驟s1中，所述mn采用銅錳中間合金的形式添加；cu采用純銅板的形式添加、ni采用純鎳板的形式添加、sn采用純錫錠的形式進行添加；雜質含量總和≤0.3％；
19、說明：錳元素采用銅錳中間合金解決了電解錳片帶入大量的氧元素、硫元素致使錳元素燒損以及影響鑄錠的性能；cu采用純銅板的形式添加、ni采用純鎳板的形式添加、sn采用純錫錠的形式進行添加能夠提高主要元素的純凈度，減少雜質的含量。
20、進一步地，步驟s2中，所述梯度升溫的方法為：先將真空熔煉爐的功率升至145～155kw，保溫25～35min，功率升至295～305kw，保溫25～35min，功率升至495～505kw保持25～35min，功率升至695～705kw，保溫25～35min，待坩堝內原料開始熔化時，降功率至95～105kw，打開充氬氣閥，向爐體內充入高純氬氣，待爐內壓力升至-0.08mpa時，關閉充氬閥，升功率至745～755kw，保持功率精煉55～65min；
21、說明：采用梯度升溫的方法能夠減少熔體中成分的偏析，進一步降低熔體中出現氣孔、縮孔缺陷的可能，也能夠降低熔體在凝固過程中的熱應力，減少鑄錠變形和開裂的可能，從而使得鑄錠成分更加均勻，進一步提高鑄錠的質量。
22、進一步地，步驟s3前，對鑄錠表面進行耐腐蝕處理；
23、所述耐腐蝕處理的方法為：先對鑄錠預熱至170～190℃，然后對鑄錠表面以3～5ml/s的噴涂速率噴涂耐腐蝕涂料，噴涂時間為15～20s，并在噴涂過程中施加強度為5～7t，脈沖頻率為150～300hz的電場，進行首次耐腐蝕處理；然后調整預熱溫度為270～300℃，并調整噴涂速率為3.3～6ml/s、電場強度為3～5.6t，脈沖頻率不變，進行二次耐腐蝕處理，直至耐腐蝕涂料的厚度達1.1～1.3mm；
24、說明：首次耐腐蝕處理通過對鑄錠先在170～190℃下預熱能夠使鑄錠表面首先變得平整，然后采用較強的電場進行噴涂能夠在鑄錠表面附著力加強的基礎上進一步增加涂層的均勻性和致密性，從而提高涂層的耐腐蝕性能，完成首次耐腐蝕處理，然后增加預熱溫度并增加噴涂速率能夠對首次耐腐蝕涂層表面的氧化膜形成起到促進作用，從而提高鑄錠表面的粗糙度并進行二次耐腐蝕處理，此時降低電場的強度能夠有效避免涂層在長時間的高強度電場下產生缺陷，如氣孔、裂紋等，減少涂層缺陷，進一步改善耐腐蝕處理的效果。耐腐蝕處理可以減少鑄錠表面缺陷，如氣孔、裂紋等，提高鑄錠的致密性和完整性，改善鑄錠的微觀組織結構，細化晶粒，從而提高鑄錠的力學性能和耐磨性，與此同時，在反偏析均勻化處理前對鑄錠進行耐腐蝕處理還能夠有效避免除雜助劑對鑄錠表面造成侵蝕，從而影響到反偏析處理效果。
25、更進一步地，所述耐腐蝕涂料按照質量百分比計，包括：25～30％的聚乙烯樹脂、12～15％的fe2o3、3～5％的陶瓷砂以及余量的二甲苯；
26、說明：聚乙烯樹脂的作用是增加涂料的黏度和柔韌性，降低噴涂過程中的潑濺率和滴落率，陶瓷砂具有高硬度和耐磨性，它可以提高鑄件表面光潔度，減少表面缺陷，并提高鑄件的耐腐蝕，fe2o3使涂料具有遮蓋力外，還能提高涂膜的強度和防腐蝕能力，二甲苯使涂料保持適當的黏度，增強涂料與金屬表面的附著力，并增加涂料的耐磨性，提高涂料的耐久性。
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1.一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述Mn采用銅錳中間合金的形式添加、Cu采用純銅板的形式添加、Ni采用純鎳板的形式添加、Sn采用純錫錠的形式進行添加。
3.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述梯度升溫的方法為：先將真空熔煉爐的功率升至145～155KW，保溫25～35min，功率升至295～305KW，保溫25～35min，功率升至495～505KW保持25～35min，功率升至695～705KW，保溫25～35min，待坩堝內原料開始熔化時，降功率至95～105KW，打開充氬氣閥，向爐體內充入高純氬氣，待爐內壓力升至-0.08Mpa時，關閉充氬閥，升功率至745～755KW，保持功率精煉55～65min。
4.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S3前，對鑄錠表面進行耐腐蝕處理；
5.如權利要求4所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，所述耐腐蝕涂料按
6.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S4中，鍛造過程實時測溫，溫度低于550℃時需二次回爐并在760～800℃保溫120～210min再進行鍛造。
7.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S4中，鍛造過程中，單次揉打變形量為20～30％。
8.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S5中，所述528類油淬火液由步驟S3中使用的528類油淬火液經后處理獲得；
9.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟S6中，所述冷卻工藝為：先對保溫結束后的管套毛坯表面按照速率為20～30mL/s進行噴水，噴淋時間20～30s；然后將初步噴淋后的管套毛坯取出并在空氣中自然冷卻12～15s；最后將空冷后的管套毛坯放入溫度為20～25℃的水中冷卻25～30s。
...【技術特征摘要】
1.一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述mn采用銅錳中間合金的形式添加、cu采用純銅板的形式添加、ni采用純鎳板的形式添加、sn采用純錫錠的形式進行添加。
3.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述梯度升溫的方法為：先將真空熔煉爐的功率升至145～155kw，保溫25～35min，功率升至295～305kw，保溫25～35min，功率升至495～505kw保持25～35min，功率升至695～705kw，保溫25～35min，待坩堝內原料開始熔化時，降功率至95～105kw，打開充氬氣閥，向爐體內充入高純氬氣，待爐內壓力升至-0.08mpa時，關閉充氬閥，升功率至745～755kw，保持功率精煉55～65min。
4.如權利要求1所述的一種高強耐磨銅管套的制備方法，其特征在于，步驟s3前，對鑄錠表面進行耐腐蝕處理；
5.如權利要求4所述的一種高強耐磨銅管套...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃尚成，唐麗尖，田東松，劉向東，
申請(專利權)人：陜西斯瑞扶風先進銅合金有限公司，
類型：發明
國別省市：
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