CN100523237C - 高强度锌白铜合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度锌白铜合金，其化学成分组成按重量百分比计含有：Zn 38%～45%，Ni 13%～17%，以及余量的Cu，其中，合金成分中Cu+Zn+Ni含量≥99.5%。其化学成分组成还可以含有：Be、Ti、Zr三种元素中的一种或两种，所述Be、Ti、Zr三种元素的含量分别为：Be 0%～0.5%，Ti 0%～0.5%，Zr 0%～0.4%。该合金能保持原有各种锌白铜的耐蚀性、焊接性和颜色，而且具有更高的拉伸强度；由于用高锌和其它元素代替部分铜和镍，发明合金成本都低于商业锌白铜，能取代现有锌白铜制作各种元件；合金的冷热加工性能良好，可用于生产压力加工产品也可以用于生产铸造产品，适合工业化生产。

Description

高强度锌白铜合金

技术领域

本发明涉及一种锌白铜合金，尤其涉及一种具有高强度锌白铜(弹性)合金。它特别适用于机器制造、电子通讯、化学、航天和民用工业等领域。

背景技术

锌白铜具有优良的耐蚀性、中等抗拉强度，较好的弹性，易于冷热加工，易于焊接。因而被广泛用在机器制造、电子通讯、化学、航天和民用工业的各种结构件、弹簧、接插件等。近年来已大量用来制作眼镜框架材料。随着现代工业的发展，对锌白铜材料需要更高的强度。目前国内锌白铜合金有BZn15-20、BZn18-20、BZn22-18、BZn25-18等，国外的有CuNi12Zn24、Cu18Ni17Zn、Cu15Ni20Zn、Cu12Ni23Zn、CuNi18Zn20和CuN12Zn24等。上述合金强度都不太令人满意，同时近年来，铜和镍价格上涨较快，造成这些锌白铜成本和售价昂贵，因而世界各国都致力于研发低成本高性能的新型锌白铜。

发明内容

本发明的目的是提供一种既具有高的抗拉强度、良好的冷热加工性能，而且保持原有锌白铜的耐蚀性、可焊性和美观的颜色，价格成本相对低廉的高强度锌白铜合金。

本发明的高强度锌白铜合金，其化学成分组成含有(wt％)：Ni 13～17％，Zn 28～45％，以及余量的Cu，其中，合金成分中Cu+Zn+Ni含量≥99.5％。

镍的加入是提高合金的强度、耐蚀性和银白色。当镍含量低于13％，锌白铜的银白色中就泛浅黄色；高于17％，增加合金成本。锌是固熔强化元素，提高合金强度和耐蚀性，使锌白铜银白色变得更加美观。锌的含量不应低于28％，否则强度下降，耐蚀性不好；高于40％，加工性能不好。

作为优选，本发明的高强度锌白铜合金，其化学成分组成为(wt％)：Ni 13～17％，Zn 28～45％，Be、Ti、Zr三种元素中的一种或两种，所述Be、Ti、Zr三种元素的含量分别为：Be0～0.5％，Ti0～0.5％，Zr0～0.4％，以及余量的Cu，其中合金成分中Cu+Zn+Ni含量≥99.5％。

加入微量元素是进一步提高合金性能。铍和钛是铜合金中很好的强化合金元素，加入少量就能提高合金性能。锆不但能强化，而且细化晶粒和起脱氧作用。它们的含量之和应≤0.5％，否则增加合金成本。

作为进一步优选，本发明的高强度锌白铜合金，其化学成分组成为(wt％)：Ni 13～17％，Zn 28～45％，Be、Ti、Zr三种元素中的一种或两种，所述Be、Ti、Zr三种元素的总含量控制为0.5％，以及余量的Cu。

本发明的高强度锌白铜合金最佳化学成分为(wt％)：Ni含量为15％，Zn含量为38％，Be、Ti、Zr三种元素中的一种或两种，所述Be、Ti、Zr三种元素的总含量控制为0.5％，以及余量的Cu。

本发明的高强度锌白铜合金，其加工工艺和现有锌白铜加工工艺一样，可分为两种：一是铁模铸锭工艺，二是水平连铸工艺，一般的铜合金加工厂都能生产，适合于商业化生产。

与现有技术相比，本发明的高强度锌白铜合金以经济性和适用性为目的，合金含有较高组分的锌，部分地替代镍和铜，使合金的原料成本下降；合金保持原有各种锌白铜的耐蚀性、焊接性和颜色，而且具有更高的拉伸强度；合金的冷热加工性能良好。本发明合金能加工成棒材、型材、线材、丝材、板材、带材和管材。适用于各工业领域，尤其适合于制作眼镜框架。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例的工艺路线为：配料→连铸→拉伸→退火→酸洗→拉伸→成品→(或成品退火)→包装入库。

1.发明合金组成(wt％)：

Ni：15％，Zn38％，Ti：0.4％，Zr：0.1％，Cu：余量

2.合金熔炼工艺

原材料：电解铜、电解镍、锌锭、Cu-6％Ti中间合金、Cu-5％Zr中间合金

技术条件和参数：连铸坯规格：Φ12mm，熔炼温度：1300-1400℃，覆盖剂：干燥木炭。

加料顺序：电解铜、电解镍→熔化完了加锌→加中间合金→熔化完倒入300kg保温炉内进行保温→保温炉内温度达到1200℃以上，炉前取样分析→成分合格，出炉，其中熔炼过程和保温过程中用木炭覆盖。

炉前成分分析Ni：14.09％，Zn：39.0％，Ti：0.3005％，Zr：0.0911％，Cu：余量。

3.水平连铸

拉铸温度：1200-1250℃

拉铸参数：

牵拉               回推

时间     0.05sec   时间     0.02sec

长度     9mm       长度     0.5mm

运行静止 0.05sec   静止     0sec

加速度   0.05sec   运行循环 100

运行速度 1593mm/min

冷却水温：入水水温：20-25℃，出口水温：50-55℃

4.冷拉拔工艺和热处理制度

Φ11.7→Φ6.5(加工率69％)→刨皮→Φ6.2退火700℃/2.5h→酸洗→Φ3.5(加工率68％)→光亮退火680℃/2.5h→酸洗→Φ2.0成品硬态(加工率67％)。冷热加工性能良好，冷加工率达到70％。

5.性能

Φ11.7连铸坯   抗拉强度σb＝375Mpa-390Mpa，延伸率δ＝55％-60％

冷拉后Φ6.5    抗拉强度σb＝900Mpa-935Mpa，延伸率δ＝2％-3％

退火态         抗拉强度σb＝508Mpa-535Mpa，延伸率δ＝44％-50％

成品硬态       抗拉强度σb＝968Mpa-971Mpa，延伸率δ＝2％-3％

本发明的高强度锌白铜合金其他各实施例的具体成分含量列于表1，作为对比，也同时列出了BZn15-20、BZn18-20、BZn22-18、BZn25-18四个牌号的锌白铜合金成分。

表1、本发明合金成分与商品锌白铜成分比较

本发明合金性能以及同其它锌白铜性能比较列入表2。从表2可以看到：不同的加工率造成材料内部组织不同，从而引起拉伸强度的变化，冷加工率越大，抗拉强度就越高。可根据不同的要求提供不同状态的产品。表2列出本发明合金与几种锌白铜合金性能比较，可以看出本发明合金在所有状态下，抗拉强度都高于现有的锌白铜。本发明合金抗拉强度最高可达958Mpa，而其它对比合金则达不到。例如抗拉强度最大的BZn25-18也只能达到804Mpa，和本发明合金抗拉强度相差高达154Mpa。说明本发明合金能取代所有锌白铜。

本发明合金与现有锌白铜退火状态性能比较列入表3。

从表3可以看到，退火后，本发明合金伸长率δ和其它锌白铜基本一样，而抗拉强度均要优于其他牌号锌白铜合金，说明本发明合金不但强度高，而且塑性也很好。

表2、本发明合金性能以及同其它锌白铜性能比较

表3、本发明合金与其它锌白铜退火状态性能比较

综合考虑各种实验结果，本发明高强度锌白铜合金保持原有各种锌白铜的耐蚀性、焊接性和颜色，而且具有更高的拉伸强度；合金含有较高的锌元素，部分地替代镍和铜，使合金的原料成本大大降低；用本发明合金取代现有锌白铜制作各种元件，有很好的技术和经济效益；合金的冷热加工性能良好，可工业化生产。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种高强度锌白铜合金，其特征在于：其化学成分组成按重量百分比计含有：Zn38％～45％，Ni13％～17％，以及余量的Cu，其中，合金成分中Cu+Zn+Ni含量≥99.5％。

2、根据权利要求1所述的高强度锌白铜合金，其特征在于其化学成分组成按重量百分比计还含有：Be、Ti、Zr三种元素中的一种或两种，所述Be、Ti、Zr三种元素的含量分别为：Be0％～0.5％，Ti0％～0.5％，Zr0％～0.4％。

3、根据权利要求2所述的高强度锌白铜合金，其特征在于：所述Be、Ti、Zr三种元素的总含量为0.5％。

4、根据权利要求3所述的高强度锌白铜合金，其特征在于：所述合金中Zn含量为38％，Ni含量为15％。