CN101492780A - 微量铅黄铜合金及其制造方法 - Google Patents

Abstract

微量铅黄铜合金及其制造方法。微量铅黄铜合金成分的重量％为Cu 59～63，Zn 32～40，Bi 0.8～2.5，Mg 0.01～0.10，Sn 0.8～1.5，P 0.02～0.08，其他元素0.1～0.5，其他元素是选自钛、铁、镍、稀土金属中的至少两种元素，其余为不可避免的杂质，不可避免的杂质中Pb＜0.05，各组分之和为100。其制造方法为：将先合金化处理的CuBi、CuMg、CuSn、CuP中间合金分别加入熔化的CuZn合金液中，浇铸成锭，大于40的挤压比挤压，冷拉拔，中间退火，产品消除内应力退火，即可制得微量铅黄铜合金。该合金适用于铸件和切削加工成型的零部件。

Description

微量铅黄铜合金及其制造方法

一、所属技术领域：

本发明涉及铜合金，特别涉及无铅黄铜合金及其制造方法。

二、背景技术：

黄铜是铜和锌的合金，通常锌的含量小于45％.适宜铸造，有延展性，可制机械零件、弹壳、日用器具等。在机械制造领域，为提高黄铜的易切削性能，传统配方是在黄铜中添加铅，如牌号HPb59-1的黄铜，其成分为59％Cu、40％Zn、1％Pb。实践证明，铅是一种有害元素，它对人体可造成大脑中枢及周围神经系统不可逆转的损伤，可破坏人体造血系统，阻碍血红素的合成，导致贫血；会影响人体消化功能和抑制免疫系统功能，尤其是对婴幼儿造成的损害更加严重，铅黄铜废弃物对环境造成的污染日趋严重，生活供水系统和人们生活中直接接触的生活用品用铅黄铜制作，其中铅的缓慢溶出进入人体产生的严重后果，早已受到世界各国的高度重视，环保型易切削无铅黄铜取代铅黄铜已是大势所趋。

三、发明内容：

1、发明目的：本发明的目的是提供一种加工性能，机械性能和耐蚀性能与HPb59-1接近，但铅含量达到环保要求的新型黄铜材料，以替代HPb59-1铅黄铜。本发明的技术方案是用金属铋替代有害金属铅，并通过添加Mg、Sn、P等元素对合金进行改性，解决加入铋引起的加工脆化问题，同时建立合理的加工和热处理规范，制造出无铅铋黄铜，即可达到本发明的目的。

2、发明的技术方案：本发明的微量铅黄铜合金及其制造方法是：合金成份的重量％为Cu59～63，Zn32～40，Bi0.8～2.5，Mg0.01～0.10，Sn0.8～1.5，P0.02～0.08，其它元素：0.1～0.5，所述的其它元素是选自Ti、Fe、Ni、稀土金属中的至少两种元素，其余为不可避免的杂质，不可避免杂质中的铅含量小于0.05，各组分之和为100。其制造方法是：采用合金化处理和覆盖保护法熔炼黄铜合金，在温度为1050℃～1080℃温度下精炼5～10分钟，于温度为1020℃～1040℃铸成圆锭，用车床车除表面缺陷，于温度为620℃～680℃温度下保温60～90分钟，通过40～45的挤压比热挤压，经500～560℃保温60～80分钟的中间退火，通过酸洗清除表面氧化层，用冷拉拔法加工至成品，冷加工总变形率小于40％；成品在温度为300～340℃保温2～4小时，消除内应力光亮退火。本发明属HPb59-1黄铜的替代合金.由于用铋替带铅，而铋的熔点低于铅，在结晶过程中呈熔触状态富集于晶界处，造成偏折，热加工性能显著降低，为解决铋黄铜热脆问题，加入Mg、Sn、P等合金元素进行改性，通过多元素综合效应，形成金属间化合物质点，弥散分布于合金内，进一步细化晶粒，改善组织结构，促进铋的均匀化，提高合金加工性能。在本发明中，当添加元素低于下限时，切削性能显著降低，而当添加元素高于上限时，冷加工性能变坏，生产成材率下降。

3、发明的积极效果：与原有技术相比，本发明有如下积极效果：

(1)本发明合金避免了铅对环境的污染和对人体的危害。(2)本发明合金机械性能、耐蚀性能、易切削性能与HPb59-1接近。(3)适用于日用品铸件和切削加工成形的零部件等。

四、具体实施方式：

分别将合金化处理后的成份重量％为Cu80Bi20、成份重量％为Cu70Mg30、成份重量％为Cu85Sn15、成份的重量％为Cu86P14的中间合金分别加入熔化后的成份重量％为Cu59Zn39的温度为1060℃的合金溶液中，于工频感应电炉中在温度为1070℃精炼8分钟，并搅拌均匀，熔炼成如表1所示成分的10个微量铅黄铜合金，将液温调整至温度为1040℃浇铸成挤压锭坯，经表面处理后加热至温度为670℃保温90分钟，按大于40的挤压比挤压，按照常规冷拉拔工艺拉拔至所需尺寸，用光亮退火炉经温度为320℃/2h消除内应力退火，分别制备成10个试样，与HPb59-1铅黄铜进行对比测试，其结果见表2。

测试结果表明，本发明微量铅黄铜合金与HPb59-1铅黄铜比较，主要性能达到或已接近HPb59-1指标，完全可以替代HPb59-1铅黄铜，并避免了铅黄铜对环境的污染和对人体造成的危害，用于供水配件和机械部件完全达到环保要求。

表1微量铅黄铜合金成分

注：表中其他元素包括：Ti、Fe、Ni、Ag、稀土

表2微量铅黄铜合金机械性能

Claims (2)

1.微量铅黄铜合金，含有Cu和Zn作为主要成分，其特征是合金成分的重量％为：

Cu          59～63

Zn          32～40

Bi          0.8～2.5

Mg          0.01～0.10

Sn          0.8～1.5

P           0.02～0.08

Pb          ＜0.05

其他元素    0.1～0.5

其他元素是选钛、铁、镍、稀土金属中的的至少两种元素及不可避免的杂质，

各组分之和为100。

2.如权利要求1所述的微量铅黄铜合金的制造方法，包括按配方分合金化处理和熔炼黄铜合金、铸锭表面处理、大挤压比挤压，冷拉拔，中间退火，消除内应力退火几个步骤，其特征是：

2.1合金化处理、熔炼黄铜合金、铸锭：分别将合金化处理的成分的重量％为Cu80Bi20的CuBi中间合金、成分的重量％为Cu70Mg30的CuMg中间合金、成分的重量％为Cu85Sn15的CuSn中间合金、成分的重量％为Cu86P14的CuP中间合金加入熔化后的成分的重量％为Cu59Zn39的CuZn合金溶液中，在工频感应电炉中在温度为1060℃精炼5分钟，搅拌均匀，调整至温度为1040℃的浇铸温度，分别浇铸成挤压锭坯；

2.2表面处理、大挤压比挤压：所制得的微量铅黄铜合金挤压锭坯在温度为670℃保温1～1.5小时热挤压，挤压比大于40；

2.3冷拉拔、中间退火、消除内应力退火：经挤压获得的微量铅黄铜合金，在温度为550～600℃进行1小时中间退火，按照常规冷拉拔工艺拉拔至所需尺寸，冷拉拔变形率小于40％；成品在温度为300～340℃光亮退火2～4h，消除加工应力；合金机械性能测试，与铅黄铜相同。