CN101445884B - 一种易切削黄铜合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型易切削铅黄铜合金，其特征在于它的重量百分组成为：Cu 56-63％，Mn 1.0-2.4％，Pb 2-3.5％，余量为锌以及其它不可避免的杂质元素，且所述杂质元素在整个合金中的含量之和≤1.0％；并且，所述杂质元素中的Si在整个合金中的含量≤0.1％。该合金具有较低的导电性、导热性和优良的切削性能，良好的力学性能和硬钎焊性能，适用于不希望热散失的阀门、连接件及相关部件等热能介质传递通道中使用，以减少热损失。

Description

一种易切削黄铜合金

技术领域

本发明涉及一种可降低热损失的易切削铅黄铜合金，尤其涉及一种适用于在热能介质传递通道中使用的、能减少热损失的易切削黄铜合金。 

背景技术

易切削黄铜合金由于具有优良的切削性能，良好的钎焊性能，不生锈等优点，是最经济最常用的合金，在连接件、管接头、水龙头、换向阀生产中得到大量应用。合金保留有铜合金导热性优良的特点，但在某些场合应用，如各种传热器换向阀，热水(汽)管道接头，热水器开关，热水龙头等，在传热过程中，这些零件导致的热损失是一种能源浪费。国际社会面对日益严峻的资源和环境问题，在全球范围内携手，就提高能源效率，减少温室气体排放共同拟订议定书，中国政府已经把节能减排提高到战略高度，作为考量经济发展和社会发展的约束性指标。在此背景下，发明一种节能型易切削黄铜合金，在不降低原有合金优良性能的基础上，降低导热(导电)性，减少热损失，起到节能的效果，将具有非常实际的意义。 

申请号200810059632.X的中国专利申请所公开的合金锰含量较高，具有显著的低导热特性，但合金的压力加工工艺性能要求较高，如高锰合金的熔铸难度较大，拉伸作头、退火后酸洗都有特殊要求，适宜于要求较高的场合。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种节能型易切削黄铜合金，合金具有较低的导电性、导热性和优良的切削性能，良好的力学性能，适合于压力加工、铸造件等生产工艺，用于不希望热散失的阀门、连接件及相关部件等。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本发明节能型易切削黄铜合金的重量百分组成为：Cu 56-63％，Mn 1.0-2.4％，Pb 2-3.5％，余量为锌以及其它不可避免的杂质元素，且所述杂质元素在整个合金中的含量之和≤1.0％；并且，所述杂质元素中的Si在整个合金中的含量≤0.1％。 

优选地，所述合金的重量百分组成为：Cu 57-62％，Mn1.0-2.4％，Pb 2.6-3.5％，余量为锌以及其它不可避免的杂质元素，且所述杂质元素在整个合金中的含量之和≤ 1.0％；并且，所述杂质元素中的Si在整个合金中的含量≤0.1％。本优选组成合金还具有优良的硬钎焊性能，适宜于硬钎焊的场合。 

作为进一步的优化是，上述的合金组成中所述杂质元素中的Cd在整个合金中的含量≤0.01％。该优化合金特别适宜于“ROHS”指令(标准)中，实施环境管理物质范围中的电子、电气设备分类的白色家电如：微波炉、电饭煲、空调、热水器、煤气灶等。 

本发明合金，还可以根据不同的应用场合，选择性添加P和/或As，来提高合金的钎焊性能和抗脱锌腐蚀性能。其中，P可以提高硬钎焊性能，可以改善切削性，降低导热性，但易使塑性加工性能变坏，在不同的合金中合理的配比非常重要。As增加合金的抗脱锌腐蚀的能力，可根据不同的用途添加。P在合金中的合适添加量为0.005-0.2％。As在合金中的合适添加量为0.01-0.04％。 

合金中的锰降低铜合金的导电、导热性，提高黄铜在过热蒸汽中的耐蚀性，锰同时还改善切削性能。但锰降低合金熔点，使合金的熔铸性能变差。兼顾到合金熔点、导热性和加工性综合考虑，优选锰的含量。锰含量小于1％，降低导热性的效果达不到45％以上。 

本发明合金中，把Si作为一种限制元素，是因为随着Si含量的增加，在合金中会生成系列硅锰金属间化合物，这类化合物是一种易聚集的较大的高硬度颗粒，易使切削性能变坏，刀具易磨损。在需要抛光的场合，影响镀面的品质。 

本发明合金的不同在于其合金的导热性、导电性和加工性得到进一步的优配，熔点提高，合金的成型加工性能更好，更适用于在现有装备条件下大量生产及应用于更广泛的场合。本发明和现有技术含有锰的复杂黄铜合金的不同，在于现有技术中，该类合金是以提高合金强度和耐磨性为目的，同时含有铝铁硅等元素，生成金属间化合物耐磨相，提高耐磨性，而本发明合金希望保有良好的切削性和表面光洁度，在合金设计方面尽量避免生成硬相化合物。 

本发明合金的导热率比易切削铅黄铜降低45％以上，比纯铜降低86％。且具有良好的热、冷压力加工性能及优良的切削性能，可以生产棒材和异型材等，也适用于铸件。 

具体实施方式

以下结合实施例及对比例对本发明作进一步详细描述。 

实施例1-4 

按配比配料，熔炼、铸锭，挤压，拉伸，测试化学成分和性能。测试结果列于表1。 

表1、实施例1-4化学成分及性能 

注：上述实施例1-4中的Zn为余量，杂质中的Si的含量均≤0.1％。 

在配置传感器和微机控制的专用切削力测试车床上，对实施例1-4合金的切削力进行测试，并在同条件下，用未添加锰的易切削铅黄铜做对比，每个样品分别采集切向力、轴向力、径向力各5个数据，取各向力的平方和的平方根值，评定合金的易切削性。 

测试参数：背吃刀量：0.5mm    进给量：0.078mm  切削速度：27.33米/min 

切削性能测试结果列于表2。 

表2实施例1-4切削性能测试结果 

实施例5 

本实施例是供阀用滑块，需要和H65黄铜管进行硬钎焊，要求符合RoHS指令。按配比配料，熔炼、半连续铸造φ170mm的铸锭，经热挤压、冷加工生产。试验合金成分及物理性能测试结果见表3。 

表3实施例5合金成分及物理性能 

合金的导热性能测试结果： 

λ(W/m.k)	25℃	60℃	80℃
				对比样C3604	106	117	121
实施例3	55	60	62

将上述实施例合金的棒材在生产线上进行切削加工，切削性能和铅黄铜料批量生产的结果相同，表面良好。在钎焊生产线上进行焊接，成品率也和铅黄铜批量生产结果相同，说明该合金适合在硬钎焊性场合使用。 

实施例6 

本实施例是进一步试验合金的硬钎焊性能，以及实际的节能效果。按配比配料，熔炼、半连续铸造φ170mm的铸锭，经热挤压、冷加工成棒材。试验合金成分及物理性能测试结果列于表4。 

表4、实施例6合金成分及物理性能 

实施例6合金的棒材在生产线上进行切削加工，表面良好。在生产线正常工艺条件下进行批量硬钎焊，试验样品200只，经专职质量检验人员检验，和用铅黄铜批量生产的结果相同。 

用本发明合金制造的传热管阀，经装机型式实验，传热损失减少10％。 

实施例7 

本实施例所生产的棒材用于经热冲压后加工锣帽，实施的目的是检验合金的热冲性能。所采取的工艺路线是：配料，熔炼，水平连铸棒坯，刨皮，中断，热冲压。合金成分和性能列于表5。 

表5实施例7合金成分及物理性能 

在生产线上进行热冲压，实验样品100只，经专职质量检验人员检验，全部合格，无质量问题。 

以上实施例是对专利的说明和进一步解释，而不是对本发明的限制，在本发明的精神和权利保护范围，所做的任何修改，都落入本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种易切削铅黄铜合金，其特征在于它的重量百分组成为：57≤Cu＜62％，Mn1.03-2.4％，Pb 2.6-3.5％，余量为锌以及其它不可避免的杂质元素，且所述杂质元素在整个合金中的含量之和≤1.0％；并且，所述杂质元素中的Si在整个合金中的含量≤0.1％。

2.根据权利要求1所述的铅黄铜合金，其特征在于所述杂质元素中的Cd在整个合金中的含量≤0.01％。

3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的铅黄铜合金，其特征在于所述合金中添加有P 0.005-0.2％。

4.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的铅黄铜合金，其特征在于所述合金中添加有As0.01-0.04％。

5.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的铅黄铜合金，其特征在于所述合金中添加有As0.01-0.04％和P 0.005-0.2％。