CN100554459C - 无铅易切削铍青铜 - Google Patents
无铅易切削铍青铜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100554459C CN100554459C CNB2007101572347A CN200710157234A CN100554459C CN 100554459 C CN100554459 C CN 100554459C CN B2007101572347 A CNB2007101572347 A CN B2007101572347A CN 200710157234 A CN200710157234 A CN 200710157234A CN 100554459 C CN100554459 C CN 100554459C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- glucinfum
- bronze
- bismuth
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010974 bronze Substances 0.000 title claims abstract description 22
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 20
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N beryllium copper Chemical compound [Be].[Cu] DMFGNRRURHSENX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001340 Leaded brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 1
- 241001083492 Trapa Species 0.000 description 1
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005183 environmental health Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Contacts (AREA)
Abstract
无铅易切削铍青铜涉及一种含铅易切削的铍青铜合金的改进。本发明就是提供一种仍保持含铅铍青铜的优良性能的无铅易切削铍青铜。其特征在于，本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：铍为1.8～2.0%，镍为0.2～0.5%，铋为0.1～1.1%，钙为0.1～1.1%，其余为铜。
Description
技术领域：
本发明涉及一种含铅易切削的铍青铜合金的改进。
背景技术：
铍青铜分为含铅铍青铜和不含铅铍青铜两种。
含铅铍青铜(例如，美国产，型号为C17300)具有高强度、高硬度、高弹性和良好的导电性、导热性、耐蚀性、非磁性切削性能，号称铜合金之王；能满足装备制造业、儿童玩具模具、洁具模具、军事工业、电子信息产业的需要；因此，含铅易切削铍青铜也就被世界公认为重要的基础材料而得到广泛应用。然而，铅是一种对环境和人体有害的元素，近年来世界各国的医学专家已发现含铅合金对人类健康和环境卫生构成威胁，因而各国政府也相继提出对含铅合金应用的政府限令。另外，铅在铍铜合金以单质的形式存在所造成的材料偏析，不可锻、不可压力加工性导致材料加工成本很大，限制了更广泛的应用。
不含铅铍青铜(例如，美国产，型号为C17200)，因为不具有良好的切削性能，不能用在需要易切削加工的产品上。
研发无铅易切削铍铜合金来代替含铅铜合金是当今世界金属材料制造业所面临的刻不容缓的重大课题。目前，国内外专家在无铅铜合金的研发上有较大的突破性的进展，特别是无铅黄铜的专有技术，无铅白铜也有发明技术。无铅易切削铍青铜目前尚未有专利和文献的报导。
发明内容：
本发明就是针对上述问题，提供一种仍保持含铅铍青铜的优良性能的无铅易切削铍青铜。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，其特征在于，本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.8～2.0％，镍为0.2～0.5％，铋为0.1～1.1％，钙为0.1～1.1％，其余为铜。
为解决铍铜合金易切削无铅问题，本发明采用铋金属元素改善切削性能。金属铋原子序数83、菱方晶型、熔点271.3℃，铋和铍铜合金中的铍不易产生化合物，加入铋后仍可保留铍铜合金的固有特性。但是，铋在晶界产生块状聚集而不是以薄膜状存在于晶界，由此而产生的脆裂倾向带来材料不可冷、热加工性。因此，必须寻找一种元素作为变质剂，能使铋质点均匀细小的分布在晶内和晶界，而且在高温时使铋的细小晶粒均匀分布在晶内和晶界，常温时一部分游离在晶界，从而有效的抑制添加铋所引起的脆断倾向。
为了解决铋在铍铜合金中网状分布、聚集问题，采用化学元素钙作为变质剂。化学元素钙原子序数20、六方晶型、熔点850℃，与铍同族。钙和铍铜合金中的铍不化合，对铍铜合金的固有特性没影响。钙与铋电极电位相反，很易化合。研究发现，铋和钙在1200℃时生成Bi2Ca3高温化合物，该化合物不仅细化了铍铜晶粒，而且改变了铋在铍铜合金中的形貌-即打断网线，使铋球化成细小的单质颗粒；由于钙的活泼型，使球化的铋随Bi2Ca3化合成球状快速分散，均匀分布。在高温情况下，合金晶粒长大；而Bi2Ca3得到能量加大晶界的铋颗粒入进晶内，提高了热加工能量；温度降低晶粒缩小，铋及Bi2Ca3一部分被挤出晶内存在于晶界，提高了切削性；从而使无铅易切削铍青铜除了得到了和含铅铍青铜一样的机械性能及切削性外，还具有可锻性。
本发明的有益效果：
1、绿色环保产品：
由于本发明的铍青铜为无铅绿色环保产品，可取代含铅易切削铍青铜使用，避免了含铅易切削铍青铜对环境的污染；
2、保留了含铅铍青铜的良好机械性能：
由于本发明的铍青铜用铋、钙元素取代了铅元素，保留了含铅铍青铜的良好机械性能，比如，硬度、抗拉强度、伸长率等；
3、车屑均匀：
本发明的铍青铜同含铅易切削的铍青铜相比，不产生偏析，呈弥散分布，因此，车屑均匀；
4、具有可锻性：
由于本发明的铍青铜加入了铋、钙元素，大大改善了无铅铍青铜的延展性，使本发明的铍青铜具有可锻性；就可用轧制、锻造成型，减少了挤压成型的加工工序。
具体实施方式：
本发明的铍青铜中还可加入0.05～0.5％镁，0.02～0.2％铝，可进一步改善铍青铜的性能。
镁降低了铍在固态铜合金中溶解度，向高铍铜合金中加入0.05～0.5％镁、0.02～0.2％铝，在合金晶界上出现低熔点晶体Cu2Mg+Cu，其熔点730℃。使材料在热加工过程中易开裂，但是，镁和钙极易结合形成化合物使低熔点晶体熔点升高，避免了热加工开裂。少量镁不但能细化颗粒，而且使γ2相质点既细小又均匀的分布，提高材料力学性能及其稳定性。少量铝能使铍铜合金的力学性能上升，铝和钙化合可进一步细化晶粒。
加入镁、铝后的本发明的铍青铜的组分表(单位：％)
铸成Ф60×500铸锭，其生产工艺流程如下：
原料准备-铸锭-铸锭加热-锻造-退火-酸洗-拉伸-矫直-检验
1、切削性能实验
对无铅易切削铍青铜与含铅易切削铍青铜C17300及易切削黄铜C36000比较(试样均为Ф20棒材)，在6140车床采用相同刀具，相同进给量，相同走刀量，相同转数，结果如下表：
| 合金牌号 | C36000 | C17300 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 机加车屑形状 | 细针直状碎断屑 | 扁细螺旋状短碎断屑 | 扁细螺旋状短断屑 | 细针针状短碎断屑 | 细针钩状短碎断屑 | 细针螺旋状短断屑 |
| 相对切削性能％ | 100 | ≥80 | ≥80 | ≥86 | ≥90 | ≥75 |
从此表中可以看出：铋的加入量对切削性的影响很大，铋小于0.1时断屑不好，铋大于0.1时脆裂倾向严重。
2、力学性能实验
我们采用Ф20C17300和Ф20的本发明的无铅易切削铍青铜棒，在相同的室温和相同的检测设备下进行性能实验，结果如下表：
从性能表中可以看出：铋和钙的加入并没有影响铍青铜的固有性能，均在标准范围之内。
3、导电率测试
| 编号 | IACS％(导电率) |
| C17300标准值 | 15～30 |
| 实施例1 | 28 |
| 实施例2 | 24 |
| 实施例3 | 20 |
| 实施例4 | 23 |
上述各种实验结果证明：本发明的无铅易切削铍青铜的机械性能、切削性能、导电性能完全达到含铅易切削铍青铜的要求，改变了含铅易切削铍青铜的不可锻性，能广泛应用于航天航空、装备制造、电气电子、模具工业等领域，具有很高的使用价值和广阔的市场前景。
Claims (6)
1、无铅易切削铍青铜，其特征在于，本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.8～2.0％，镍为0.2～0.5％，铋为0.1～1.1％，钙为0.1～1.1％，其余为铜。
2、根据权利要求1所述的无铅易切削铍青铜，其特征在于本发明中还加入0.05～0.5％镁，0.02～0.2％铝。
3、根据权利要求2所述的无铅易切削铍青铜，其特征在于本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.86％，镍为0.29％，铋为0.10％，钙为0.10％，镁为0.05％，铝为0.02％，其余为铜。
4、根据权利要求2所述的无铅易切削铍青铜，其特征在于本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.86％，镍为0.29％，铋为0.97％，钙为0.20％，镁为0.08％，铝为0.03％，其余为铜。
5、根据权利要求2所述的无铅易切削铍青铜，其特征在于本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.86％，镍为0.29％，铋为0.98％，钙为1.0％，镁为0.09％，铝为0.02％，其余为铜。
6、根据权利要求2所述的无铅易切削铍青铜，其特征在于本发明包括如下组分，各组分按重量百分比为：
铍为1.86％，镍为0.30％，铋为0.21％，钙为0.89％，镁为0.05％，铝为0.02％，其余为铜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007101572347A CN100554459C (zh) | 2007-09-30 | 2007-09-30 | 无铅易切削铍青铜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007101572347A CN100554459C (zh) | 2007-09-30 | 2007-09-30 | 无铅易切削铍青铜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101397618A CN101397618A (zh) | 2009-04-01 |
| CN100554459C true CN100554459C (zh) | 2009-10-28 |
Family
ID=40516460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007101572347A Expired - Fee Related CN100554459C (zh) | 2007-09-30 | 2007-09-30 | 无铅易切削铍青铜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100554459C (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818282B (zh) * | 2010-04-12 | 2011-08-10 | 浙江佳鑫铜业有限公司 | 一种铍青铜合金及管材 |
| CN105177343A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-12-23 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | 一种易切削铜合金及其制造方法 |
-
2007
- 2007-09-30 CN CNB2007101572347A patent/CN100554459C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101397618A (zh) | 2009-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106399749B (zh) | 一种高强高弹铜镍硅系合金材料及其制备方法 | |
| KR101161597B1 (ko) | 전자 재료용 Ｃｕ-Ｎｉ-Ｓｉ-Ｃｏ계 구리합금 및 그 제조 방법 | |
| EP3363922B1 (en) | Cobalt silicide-containing copper alloy | |
| CN103328665B (zh) | 铜合金及铜合金的制造方法 | |
| DE112009000731B4 (de) | Cu-Ni-Si-Co-Cr-Systemlegierung für elektronische Materialien | |
| CN102703754B (zh) | 一种Cu-Ni-Si基合金及其制备方法 | |
| CN108193080B (zh) | 高强度、高导电耐应力松弛铜镍硅合金材料及其制备方法 | |
| CN102560191A (zh) | 一种高性能弹性铜合金及其制备和加工方法 | |
| CN106636734B (zh) | 高强度、高导电、高抗应力松弛铜合金弹性材料及其制备方法 | |
| CN110512115B (zh) | 高强高弹导电铜钛合金棒材及其制备方法 | |
| CN105063418B (zh) | 一种低合金化铜带的制备方法 | |
| EP2270242B1 (en) | Copper alloy material for electric or electronic apparatuses, method for producing it and component | |
| JP5189708B1 (ja) | 耐金型磨耗性及びせん断加工性が良好なＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系銅合金板及びその製造方法 | |
| JP2004315940A (ja) | Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金およびその製造方法 | |
| CN103421984A (zh) | 一种超高强CuNiAl系弹性铜合金材料及其制备方法 | |
| CN103031466B (zh) | 一种锡黄铜合金及其制造方法 | |
| CN109295346A (zh) | 一种高导电率的柔软铝合金及其制备方法和应用 | |
| CN110885937A (zh) | 一种Cu-Ti-Ge-Ni-X铜合金材料及其制备方法 | |
| CN100554459C (zh) | 无铅易切削铍青铜 | |
| CN102383004A (zh) | 一种含锰无铅可锻易切削黄铜及其制备方法 | |
| DE69814657T2 (de) | Legierung auf kupferbasis, gekennzeichnet durch ausscheidungshärtung und durch härtung im festen zustand | |
| CN105648284A (zh) | 一种铝代铜高导合金材料 | |
| CN114657410B (zh) | 一种高强高导铜铁系合金及其制备方法 | |
| CN102220513B (zh) | 弹性铜合金及其制备方法以及该铜合金在电气电工设备中的应用 | |
| CN112251626B (zh) | 一种超细晶结构的Cu-Ti系合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091028 |