CN106756206B

CN106756206B - 一种水槽

Info

Publication number: CN106756206B
Application number: CN201611079880.1A
Authority: CN
Inventors: 徐剑光; 谢国芳
Original assignee: Ningbo Oulin Kitchen Utensils Co Ltd
Current assignee: Ningbo Oulin Technology Co ltd
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: CN106756206A

Abstract

本发明涉及一种水槽，所述水槽由铜合金制成，所述铜合金的成分按质量百分比为：Sn1～2％，Ni1～2％，Si0.1～0.2％，Zn0.2～0.5％，Mn0.02～0.04％，Bi0.1～0.2％，Cr0.15～0.3％，Sc0.01～0.04％，Al2O30.5～3％，石墨2～3％，余量为Cu。本发明采用合适的元素配比，充分发挥各元素的强化作用，保证铜合金性能的最大化；使用优化的制备方法，在制备过程中进一步提高铜合金的性能，进而提高最终水槽的散热和力学性能。

Description

一种水槽

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种水槽。

背景技术

水槽是厨房心脏，是橱柜安装的不可缺少的一部分，厨房内各类用品中水槽的使用率最高，在饭前准备和饭后清理工作中，大部分时间直接与水槽使用相关。现代厨房中的水槽往往是采用不锈钢材为原材料进行生产的，不锈钢材质量轻便、性能稳定且经久耐用，通过精密加工可制成不同造型款式的水槽，能与各类厨房台面配套使用。部分水槽在使用的过程中需要较好的散热性能，但是现有的水槽大部分都是采用不锈钢材料制造，不锈钢的散热性能不是很好，而如果金属散热较好的铜合金，现有的铜合金的性能不高，在保证散热性能的同时，不能保证合金的机械强度，因此有必要对现有的技术进行改进，提供一种技能快速散热，有具有较高机械强度的水槽。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高，散热好的水槽。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种水槽，所述水槽由铜合金制成，所述铜合金的成分按质量百分比为：Sn1～2％，Ni1～2％，Si0.1～0.2％，Zn0.2～0.5％，Mn0.02～0.04％，Bi0.1～0.2％，Cr0.15～0.3％，Sc0.01～0.04％，Al₂O₃0.5～3％，石墨2～3％，余量为Cu。

Zn在Cu中的固溶度为39.9％，Sn在Cu中固溶度为15.8％，而Ni可以与Cu无限互溶，它们与铜形成连续固溶体，具有宽阔的单相区，它们能够明显地提高铜的机械性能、耐蚀性能，Si可以有限固溶于铜，固溶度随着温度变化而激烈的变化，当温度从合金结晶完成之后开始下降时，它们在铜中的固溶度也开始降低，以金属化合物或单质形态从固相中析出，当这些元素固溶于铜中，能够明显地提高其强度，具有固溶强化效应，当它们从固相中析出时，又产生了弥散强化效果，导电和导热性能得到了恢复，加入Si既可以提高铜合金的强度又可以提高铜合金的导热性能，少量的Mn可以作为脱氧剂，锰可以提高铜的强度，低锰铜合金具有高强和耐蚀性能，锰铜电阻温度系很少，由于有同素异晶转变，使铜锰合金固态下相变十分复杂，固相下具有调幅分解，变晶转变等过程，使Cu合金具有耐冲击的性能，加入的少量Sc元素使铜离子穿越氧化层的扩散过程受到了很大抑制，从而可以大大降低氧化速度。添加稀土Sc的Cu合金，能使氧化膜的致密性和黏附性都得到提高，这是由于稀土Sc添加后细化了晶粒，而Cu-Cr合金晶粒细化可以增加保护性氧化膜的自愈合能力。这些结构上的差异有效提高了基体金属离子穿越氧化膜的阻力，有效地降低了氧化膜的生长速率；同时稀土Sc的添加，Cr颗粒容易在晶界处偏聚，当有足够的Cr沿晶界向反应前沿快速扩散传递时，利于生成Cr₂O₃保护膜。本发明是将铜合金的元素合理地配比，由于加入的元素会产生相反的强化效果，因此，必须要严格控制各元素的配比，才能在提高铜合金导热性能的同时，提高铜合金的强度。

一种上述水槽的制备方法：包含步骤：

(1)配置原料，将除石墨粉以外的原料熔化后进行粗炼、精炼，并通过氮气喷粉工艺制得铜粉；

(2)筛选铜粉，加入石墨粉，与铜粉混合后先粉磨，然后HIP烧结得到合金锭；

(3)在850～950℃下将合金锭热锻成水槽坯件；

(4)将水槽坯件进行分级固溶时效，最后经机加工得水槽成品。

使用氮气喷粉技术可以制得颗粒度较小的合金粉末，合金溶液氮气制粉后与石墨粉混合，两者可以充分混合，有利于后期HIP烧结的进行，不会出现元素偏析的情况。而使用HIP烧结可以保证个方向受压平衡，得到的烧结产品晶粒比较均匀，同时有利于合金元素之间互溶，在较高的HIP烧结压力下可以使用较低的温度，不会产生晶粒异常长大的现象。后期经过热锻可以重新打破晶界，配合分级固溶时效晶粒可以更加均匀细小，最终得到的产品强度高，由于合金的内部的缺陷也较少有利于散热的进行，也具有较高的散热性能。

进一步地，步骤(1)中氮气喷粉工艺为：氮气压力0.5～0.8Mpa，喷嘴口径为3～5毫米，进风角度45～60°。

在氮气制粉的过程中，氮气的压力直接决定了制粉的效果，如果压力过大，会导致氮气包裹在颗粒中，而氮气的压力过小，制得的合金粉粒径会比较大，不利于后期的混合，本制备方法使用合适的压力配合喷嘴的口径，制得的合金粉粒径分布合理，有利于提高最终产品的性能。

进一步地，步骤(2)中铜粉的粒径级配为：75μm以下颗粒含量、75～90微米颗粒含量、90μm以上颗粒含量比值为5～10:70～80：15～20。

进一步地，步骤(2)中的石墨粉粒径为40～60μm。

由于铜粉的含量较高，铜粉与石墨粉的混合实质上是石墨粉能不能充分均匀地混合在铜粉中，本质被方法采用合理的粒径级配配合合适的石墨粉粒径，可以保证石墨粉均匀充分的分散在铜粉中，大大提高最终产品的散热性能。

进一步地，所述HIP烧结条件为：温度900～950℃，压力250～300Mpa，时间2.5～3h。

采用合适的HIP烧结压力，可以保证在较低的烧结温度下混合粉末能够烧结完全，同时可以保证晶粒不会异常长大，保证了烧结完成后合金锭的性能。

进一步地，所述步骤(3)中热锻中，热锻变形量为70～80％。

在热锻的过程中，如果变形量过大，在破坏原有晶粒的同时还会产生较大的缺陷，而变形量过小，不能破坏原有的晶粒，进而后期的固溶时效处理就不会产生效果。

进一步地，步骤(4)中分级固溶时效为：

(1)480～500℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)250～300℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)180～210℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

使用分级固溶时效主要是针对本发明不同的元素配比，使合金元素能够充分固溶到Cu中，发挥合金元素的强化作用，并且在提高硬度的同时，减少合金中的应力，减少使用过程中的变形和损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)采用合适的元素配比，充分发挥各元素的的强化作用，保证铜合金性能的最大化；

(2)使用优化的制备方法，在制备过程中进一步提高铜合金的性能，进而提高最终水槽的散热和力学性能。

具体实施方式

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。

实施例1

配置原料，成分按质量百分比为：Sn1％，Ni％，Si0.1％，Zn0.2％，Mn0.04％，Bi0.1％，Cr0.3％，Sc0.01％，Al₂O₃3％，石墨2％，余量为Cu，将石墨粉以外的原料在1150℃熔化；熔化后的熔液经过粗炼、精炼；将得到的熔液使用氮气喷粉工艺制得铜粉，氮气压力0.5Mpa，喷嘴口径为5毫米，进风角度45°；筛选铜粉，得到铜粉的粒径级配为75μm以下颗粒含量5％、75～90微米颗粒含量80％、余量为90μm以上颗粒，并将铜粉与粒径为60μm的石墨粉混合后粉磨；将粉磨后的粉末在温度900℃，压力300Mpa下经HIP烧结2.5h得到合金锭；在温度850℃下，对合金锭进行热锻，热锻变形量为70％；冷却后，首先在500℃温度下，保温1.5h，盐水冷却；然后再250℃温度下，保温2h，水冷却；最后在210℃温度下，保温3h，自然冷却，机加工得到水槽。

实施例2

配置原料，成分按质量百分比为：Sn1.5％，Ni1.2％，Si0.15％，Zn0.3％，Mn0.03％，Bi0.15％，Cr0.16％，Sc0.02％，Al₂O₃0.5％，石墨2％，余量为Cu，将石墨粉以外的原料在1170℃熔化；熔化后的熔液经过粗炼、精炼；将得到的熔液使用氮气喷粉工艺制得铜粉，氮气压力0.6Mpa，喷嘴口径为3毫米，进风角度45°；筛选铜粉，得到铜粉的粒径级配为75μm以下颗粒含量10％、75～90微米颗粒含量80％、余量为90μm以上颗粒，并将铜粉与粒径为45μm的石墨粉混合后粉磨；将粉磨后的粉末在温度940℃，压力280Mpa下经HIP烧结2.8h得到合金锭；在温度900℃下，对合金锭进行热锻，热锻变形量为80％；冷却后，首先在490℃温度下，保温1.8h，盐水冷却；然后再280℃温度下，保温2.5h，水冷却；最后在200℃温度下，保温3h，自然冷却，机加工得到水槽。

实施例3

配置原料，成分按质量百分比为：Sn1.5％，Ni1.7％，Si0.2％，Zn0.2％，Mn0.04％，Bi0.1％，Cr0.3％，Sc0.01％，Al₂O₃2％，石墨2％，余量为Cu，将石墨粉以外的原料在1200℃熔化；熔化后的熔液经过粗炼、精炼；将得到的熔液使用氮气喷粉工艺制得铜粉，氮气压力0.6Mpa，喷嘴口径为4毫米，进风角度50°；筛选铜粉，得到铜粉的粒径级配为75μm以下颗粒含量10％、75～90微米颗粒含量80％、余量为90μm以上颗粒，并将铜粉与粒径为50μm的石墨粉混合后粉磨；将粉磨后的粉末在温度920℃，压力260Mpa下经HIP烧结3h得到合金锭；在温度900℃下，对合金锭进行热锻，热锻变形量为80％；冷却后，首先在500℃温度下，保温2h，盐水冷却；然后再300℃温度下，保温2h，水冷却；最后在210℃温度下，保温3h，自然冷却，机加工得到水槽。

实施例4

配置原料，成分按质量百分比为：Sn2％，Ni1％，Si0.2％，Zn0.5％，Mn0.02％，Bi0.18％，Cr0.2％，Sc0.02％，Al₂O₃2％，石墨2％，余量为Cu，将石墨粉以外的原料在1200℃熔化；熔化后的熔液经过粗炼、精炼；将得到的熔液使用氮气喷粉工艺制得铜粉，氮气压力0.7Mpa，喷嘴口径为5毫米，进风角度50°；筛选铜粉，得到铜粉的粒径级配为75μm以下颗粒含量8％、75～90微米颗粒含量75％、余量为90μm以上颗粒，并将铜粉与粒径为50μm的石墨粉混合后粉磨；将粉磨后的粉末在温度910℃，压力260Mpa下经HIP烧结2.8h得到合金锭；在温度870℃下，对合金锭进行热锻，热锻变形量为78％；冷却后，首先在490℃温度下，保温1.6h，盐水冷却；然后再260℃温度下，保温3h，水冷却；最后在200℃温度下，保温5h，自然冷却，机加工得到水槽。

实施例5

配置原料，成分按质量百分比为：Sn1.1％，Ni1.5％，Si0.18％，Zn0.3％，Mn0.03％，Bi0.15％，Cr0.2％，Sc0.02％，Al₂O₃1％，石墨2％，余量为Cu，将石墨粉以外的原料在1180℃熔化；熔化后的熔液经过粗炼、精炼；将得到的熔液使用氮气喷粉工艺制得铜粉，氮气压力0.6Mpa，喷嘴口径为3毫米，进风角度45°；筛选铜粉，得到铜粉的粒径级配为75μm以下颗粒含量7％、75～90微米颗粒含量78％、余量为90μm以上颗粒，并将铜粉与粒径为47μm的石墨粉混合后粉磨；将粉磨后的粉末在温度925℃，压力270Mpa下经HIP烧结2.7h得到合金锭；在温度880℃下，对合金锭进行热锻，热锻变形量为70％；冷却后，首先在490℃温度下，保温2h，盐水冷却；然后再300℃温度下，保温2h，水冷却；最后在180℃温度下，保温5h，自然冷却，机加工得到水槽。

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅为铜合金的成分为普通合金。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅为铜合金不经过制粉、与石墨粉混合的步骤。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅为粉磨后的粉末经过普通的热压烧结成型。

对比例4

本对比例与实施例1的区别仅为热锻过程中变形量为85％。

对比例5

本对比例与实施例1的区别仅为固溶时效为一步固溶时效。

表1实施例与对比例性能测试

通过对比可以看到，本发明提供的铜合金水槽具有更好的力学强度和散热性能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种水槽，其特征在于：所述水槽由铜合金制成，所述铜合金的成分按质量百分比为：Sn1~2%，Ni1~2%，Si0.1~0.2%，Zn0.2~0.5%，Mn0.02~0.04%，Bi0.1~0.2%，Cr0.15~0.3%，Sc0.01~0.04%，Al₂O₃0.5~3%，石墨2~3%，余量为Cu。

2.根据权利要求1所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：包含步骤：

（1）配置原料，将除石墨粉以外的原料熔化后进行粗炼、精炼，并通过氮气喷粉工艺制得铜合金粉；

（2）筛选铜合金粉，加入石墨粉，与铜合金粉混合后先粉磨，然后HIP烧结得到合金锭；

（3）在850~950℃下将合金锭热锻成水槽坯件；

（4）将水槽坯件进行分级固溶时效，最后经机加工得水槽成品。

3.根据权利要求2所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：步骤（1）中氮气喷粉工艺为：氮气压力0.5~0.8MPa，喷嘴口径为3~5毫米，进风角度45~60°。

4.根据权利要求3所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：步骤（2）中铜合金粉的粒径级配为：小于75μm的颗粒含量5~10%、75~90μm颗粒含量70~80%、余量为大于90μm的颗粒。

5.根据权利要求3所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：步骤（2）中的石墨粉粒径为40~60μm。

6.根据权利要求2所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：所述HIP烧结条件为：温度900~950℃，压力250~300MPa，时间2.5~3h。

7.根据权利要求2所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：所述步骤（3）中热锻中，热锻变形量为70~80%。

8.根据权利要求2所述的一种水槽的制备方法：其特征在于：步骤（4）中分级固溶时效为：

（1）480~500℃温度下，保温1.5~2h，盐水冷却；

（2）250~300℃温度下，保温2~3h，水冷却；

（3）180~210℃温度下，保温3~5h，自然冷却。