钢基复合铜合金产品的用途和意义

钢基复合铜合金产品的用途和意义刘明强戴旺全（原广州唯科得复合金属科技有限公司）钢基复合铜合金产品就是利用广州唯科得复合金属科技有限公司刘明强先生发明的，当今世界上最先进的也是独有的双金属分子链相互渗透复合高新技术，将现有的纯铜合金构件的基本体以钢代之，在其有铜功能需求的表面，通过特殊工艺过程的复合技术，以极高的结合强度复合一层铜合金（见金相分析放大图）。铜合金的厚度可随功能需求而定。例如在阀杆螺母梯形螺纹中，复合铜合金螺纹底径到钢的厚度为2~5mm。这样就制成了钢基复合铜合金双金属产品。目前，这个项目刘明强先生共申请了14项专利，其中有10项实用新型专利，全部授权（转让公司8项，本人持有2项），发明专利有1项授权，其余3项已通过了初步审查，正在进行实审（转让公司2项，本人持有1项）。生产钢基复合铜合金双金属产品的意义就在于：○1首先是节约资源。众所周知，铜资源是一种不可再生资源，也是一种不可替代资源。中国是铜资源缺乏国（80%靠进口），又是铜资源用量最大的国家。铜资源还是一种重要的战略物资。如果能推广这项技术，可节约85%以上的铜合金资源。如美国在华的独资公司：荆门普安阀门有限公司的一种气阀，共五个品种，其中最小的一个品种，原来用铜量在1公斤以上，采用铸铁复合铜合金技术后，用铜量在0.1公斤以下，只是原来用铜量的1/10，就这一种产品一年的需求量就在30万件以上，其铜合金原本用量在300吨以上，现在只需30吨就可以了。○2节能减排，符合低碳经济要求。目前中国每年需要冶炼铜合金约300万吨（还有逐年递增的趋势），如果全部采用钢基复合铜合金技术，可减少85%以上因冶炼铜合金所产生的能源消耗和向环境排放的有害物质（即减少了因冶炼255万吨以上铜合金所产生的能源消耗和向环境排放的二氧化碳等有害物质）。○3降低成本。铜价目前是每吨约7万元左右，而钢的价格每吨在5千元左右，仅为铜价的1/14。铸铁的价格更低，仅为铜价的1/20左右。一个钢基复合铜合金构件钢占80%~95%左右，而铜合金占20%~5%左右，仅材料成本就可降低30%~80%左右。○4可提高构件的综合机械性能（即解决单一铜合金不能解决的技术问题）。钢铜各用其长。正如建筑中的钢筋混凝土一样，让钢筋发挥其受拉强度高的长处，让混凝土发挥其受压强度高的长处，就形成了高性能的钢筋混凝土构件了。在钢铜复合金属的构件中，钢受拉、受压、受剪强度较高，但容易生锈。而铜是软金属，不生锈，减磨性好，但强度较低。将两者复合在一起，各自发挥其长处，优势互补，取长补短，既拥有钢的高强度，又拥有铜的使用功效，两全其美。从而形成了高性能产品。例1.北京航天化工研究所有一种安全阀用的调整螺钉，它的前端是一个球形工作面，要求硬度为HRC35~40，是靠外径的螺纹来进行调整的。因是单一的2Cr13的不锈钢材料，螺钉在往复运动中会与螺母发生粘连，此技术问题一直没有得到解决。我们就用钢基复合铜合金的技术，在调整螺钉的螺纹部分复合一层铜合金，而调整螺钉的母材还是用2Cr13的不锈钢材料。我们提供了样品，让北京航天化工研究所一试，效果很好，现已批量订货。例2.天津圣恺阀门有限公司所生产的一种阀门是耐高温的，当温度传到阀杆螺母上约为200℃左右时，因大多数的阀杆螺母是全铜合金的，而全铜合金的阀杆螺母受热膨胀，很容易将阀杆“抱死”。这是一个很难解决的问题，只有靠调整阀杆和阀杆螺母的配合间隙来解决。但这样降低了阀门的配合精度。当我们给他们提供了钢基复合铜合金的阀杆螺母后，经过高温试验没有发现“抱死”现象，这是因为铜合金的膨胀量是与铜合金的体积成正比的，体积愈大膨胀量愈大，反之就愈小。钢基复合铜合金阀杆螺母的用铜量仅为原来的1/4以下，其膨胀量也缩小了3/4以上，所以就不容易发生“抱死”现象了。已批量供货。例3.广州基准用的一种外钢内铜的导套，一般是镶嵌的，因外部是GCr15轴承钢，需淬火处理，硬度为HRC55以上，经淬火后钢铜就分离了。因为我们的钢基复合铜合金是分子链渗透技术，经热处理后钢与铜是不会分离的。目前还在大批量推广使用这种产品，并被国外客户所接受。○5提高工业生产的安全性。铜合金强度不高，又不耐高温，但许多工业生产中又不能不用，因此造成了安全隐患。因铜构件强度不高，发生构件断裂，造成很多工业事故，如用于油田或化工的行业中阀门的阀杆螺母。阀杆螺母是开启阀门的关键构件，一般用铜合金制造，一旦油田或化工厂失火，铜合金在600℃左右的高温就会失效，这样会造成严重的事故。但本公司可先将螺母做成钢齿的（耐热钢或高强度钢）在钢齿上复合一层铜合金，一旦阀门失火，当铜合金熔化后，钢齿的螺母同样能将阀门关闭，避免了事故的发生。据资料统计，仅美国一年因铜构件失效发生的事故，就造成上千亿美元损失。本公司生产的钢基复合铜合金双金属构件是安全性极高的高性能产品，为核电、石油、化工、航天航海等要求绝对安全的行业提供了最可靠保障，再不用担心发生因纯铜合金构件因高温或断裂失效所发生的事故了。最近我公司自主研发生产的核电用铜合金其力学性能优于铝青铜9-4及各种铜合金，具有硬度高、耐磨性及减磨性能好等优点，抗拉强度大于635Mpa，布氏硬度大于HB160。我公司为天津津伯仪表技术有限公司用此种铜合金生产的蜗轮，用于核电站核岛内冷却水滤芯提拉装置，工作在高温、高辐射环境下，在不更换润滑油的情况下可连续工作４０年免更换（附证明文件）。○6钢基复合铜合金技术的适用范围：一、铜合金阀杆、阀杆螺母及各种铜合金螺母、螺杆类。二、铜合金轴瓦、轴套及各类铜合金导套类。三、各类铜合金蜗轮、齿轮类。四、铜合金滑板、滑块及各类铜合金导向板、块类。五、铜合金船用螺旋桨类。六、其他铜及铜合金制品。