本发明属于铜镍锡合金的制备，尤其涉及一种铜镍锡合金铸锭的制备方法。
背景技术：
1、铜镍锡(cunisn)合金是一种新型高强耐磨弹性铜合金材料，其性能与铍青铜相当，而与铍青铜合金相比无毒；铜镍锡合金具有很高的热稳定性及高温强度等优势，可在中高温环境中长期稳定服役。因此近些年，铜镍锡合金广泛应用于汽车齿轮、连杆衬套、重载轴瓦以及船用螺旋桨等。
2、铜镍锡合金的强化机理为：溶质sn元素溶于α-铜基体中，层错区发生偏聚，可以阻碍滑移面上的运动和位错运动的扩展。因此sn元素能否均匀分布在合金基体内部至关重要。然而，在传统熔铸方法制备过程中，由于铜镍锡合金中的锡元素含量较高，在熔铸过程中极易发生严重的锡元素枝晶偏析和宏观反偏析。
3、现有的制备cunisn合金锭坯的方法有：真空熔炼法、粉末冶金法、机械合金化法和快速凝固法等。其中，真空熔炼法虽然能在熔炼过程中一定程度上抑制sn的反偏析，但是在铜水浇入锭模，冷却过程中由于冷却速度慢，也会导致偏析发生；粉末冶金法和机械合金法虽然能够精确控制合金成分，解决锡元素偏析，但是由于成本较高及生产效率限制，目前无法应用在工业批量化生产上；快速凝固法虽然可以省去均匀化热处理工序，但是也存在不足之处，例如成本较高，容易产生气孔从而导致材料性能下降等。
4、另外，有文献采用增添第四组元，如si，以抑制不连续沉淀的产生，但是新增加的元素与ni结合形成新的物相，如ni31si12相和ni3si相，而这将会降低合金的强度等性能。
5、针对铜镍锡合金现有熔铸技术中存在的元素偏析、成本高及生产效率低的问题，本发明人提供了一种升降浇铸工艺，该工艺旨在解决偏析，提高生产效率，减少浇注冒口降低成本。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种铜镍锡合金铸锭的制备方法，具体的技术方案如下：
2、本发明的第一个目的在于提供一种铜镍锡合金铸锭的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)原材料及工装模具准备：将原材料按照以下元素的重量百分比进行配料：6.0-6.2wt％ni，6.0-6.2wt％sn，0.2-0.3wt％zr，0.15-1wt％磷铜和余量铜；将浇注模具内壁清理干净后烘干，再将所述浇注模具喷脱模剂并烘烤；
4、(2)真空熔炼：将原材料在真空感应炉熔化，真空-0.1mpa、温度1320-1380℃，电磁搅拌熔清，扒渣后在真空浇铸室将铜水导入中间包，所述中间包底部放置木炭；
5、(3)浇铸：真空感应炉的浇铸室破真空后，将中间包转移至倾倒装置上，静置待铜水温度降至1150-1250℃时，进行浇注；利用倾倒装置控制铜水浇注进浇注模具内，铜水流入并填满浇注模具底部后，然后利用升降装置使浇注模具匀速下降，下降速度为30-35mm/s；此时控制铜水过流速度，使倾倒装置内的铜水持续不断的浇注进浇注模具内，实现边浇注边凝固；完全凝固后进行脱模。
6、进一步地，所述原材料为电解铜板、镍金属块、锡金属块、锆金属块、磷铜合金。
7、所述原材料需要在熔炼前清理干净并烘干，在原材料中的各种元素中，zr元素起到细化晶粒组织，提高材料加工性能的作用；具有结合氧元素的特性，能够起到熔铸过程中除氧的目的。
8、进一步地，所述浇注模具的烘烤温度≥350℃，浇包火焰烘烤温度≥750℃。
9、其中浇包火焰用于烘烤干净浇包内部水汽；也可防止铜水粘黏到浇包表面。
10、进一步地，所述喷涂脱模剂的厚度为1-3mm。
11、进一步地，所述脱模剂为锆英粉脱模剂。
12、进一步地，所述原材料在进行真空熔炼时，将镍金属块放在坩埚底部，上面覆盖电解铜板，抽真空至-0.1mpa，通电熔炼，待电解铜板和镍金属块熔清后，再加入锡金属块、锆金属块和磷铜合金，继续加热升温至1320-1380℃，加电磁搅拌，电磁搅拌熔清。
13、在真空熔炼时，先添加不易氧化和挥发的铜和镍元素；再加入熔点低易挥发的锡元素及易氧化的锆元素，待铜和镍融化后再添加，也减少了加热时间，提高铜镍锡合金铸锭的质量。
14、进一步地，所述通电熔炼的温度为1320-1350℃。
15、进一步地，在所述步骤(3)铜水过流的过程中，所述中间包与所述倾倒装置之间不断的进行喷火处理。
16、由于浇注过程处在大气环境下，过流过程中会在中间包和浇口杯之间喷火，制造缺氧环境，为了防止铜水中的镍元素在过流时吸气，同时也能防止铜水温降过大，产生冷隔。
17、进一步地，所述浇注模具为生铁材质，在所述浇注模具的内部设置通水管路。
18、浇注模具为生铁材质，耐热性佳且不易变形，但是导热性较差，在浇注模具内部设置通水管路，通过冷却水快速降温，加速铜水凝固速度。
19、本发明的有益效果为：
20、本发明采用真空熔炼可以避免ni元素吸气，保证成分准确；本发明还利用浇注模具和先前凝固的铜水导热作用，通过顺序凝固，能够使后续浇入的铜水快速凝固，从而减少偏析，也有利于铜水内部含有的渣持续上浮；本发明制备的铜镍锡合金铸锭表面质量好，稍微清理后即可进行后续加工，冒口少，降低成本。
1.一种铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述原材料为电解铜板、镍金属块、锡金属块、锆金属块、磷铜合金。
3.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述浇注模具的烘烤温度≥350℃，浇包火焰烘烤温度≥750℃。
4.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述脱模剂为锆英粉脱模剂。
5.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述原材料在进行真空熔炼时，将镍金属块放在坩埚底部，上面覆盖电解铜板，抽真空至-0.1mpa，通电熔炼，待电解铜板和镍金属块熔清后，再加入锡金属块、锆金属块和磷铜合金，继续加热升温至1320-1380℃，加电磁搅拌，电磁搅拌熔清。
6.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)铜水过流的过程中，所述中间包与所述倾倒装置之间不断的进行喷火处理。
7.根据权利要求1所述的铜镍锡合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述浇注模具为生铁材质，在所述浇注模具的内部设置通水管路。
