CN101787462A - 一种环保易切削的连铸型铜合金及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有色金属及其制作技术领域，尤其涉及到铜合金及其加工工艺。该铜合金按重量百份比构成如下：Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn。加工步骤包括配料、熔炼、分析、铸造、矫正、切割、质检、拉光，熔炼时先将Cu和Mn放进熔炉进行熔炼，待Cu熔化后添加Al和Zn，最后添加硼砂及氯化钠进行杂质清除，液面覆盖采用石墨板与耐火板；熔化温度1000-1200℃，熔炼时间为30分钟。本发明可有效降低铅含量，符合环保要求，且获得良好地合金力学性能，抗拉强度Rm≥240Mpa，规定非比例延伸强度Rp0.2≥120Mpa，伸长率A≥15％，切削性能良好；生产工艺简单，易操作。

Description

一种环保易切削的连铸型铜合金及其加工工艺

技术领域：

本发明涉及有色金属及其制作技术领域，尤其涉及到一种铜合金及其加工工艺。

背景技术：

锌、铅、铜合金由于具有好的铸造性能，耐磨性、耐腐蚀和易切削加工性，主要用于机械配件、水暖器材、汽车部件、螺丝等。

近年来随着我国经济高速发展，特别是机械制造、五金、水暖等行业的高速发展，对铜合金材料需求量也随之快速增长。众所周知，铜合金中含有铅，其虽然可以改善材料的切削性能及机械性能，但却因铅污染环境，对人体有害，因而需要控制含量，甚至被逐步取代，特别是水暖器材方面，有更严格的要求。1992年世界卫生组织在饮用水指标中规定饮用水中的铅含量，最好在0.01mg/L以下，由此，近年来各国不断有易切削环保合金铜问世，也相继应用到水暖器材中。

本申请人秉持着研究创新、精益求精之精神，利用其专业眼光和专业知识，研究出一种环保易切削的连铸型铜合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效降低铅含量的环保、易切削的连铸型铜合金及其加工工艺。

为了实现上述发明，本发明采用了如下方案：

一种环保易切削的连铸型铜合金，该铜合金按重量百份比构成如下：

Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn。

一种适合上述之环保易切削的连铸型铜合金加工的工艺，包括如下步骤：

配料、熔炼、分析、铸造、矫正、切割、质检、拉光，工艺分述如下：

一、配料

按重量百份比取Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn进行配料，并加入扩化剂：硼砂及氯化钠；

二、熔炼

先将Cu和Mn放进熔炉进行熔炼，待Cu熔化后添加Al和Zn，最后添加硼砂及氯化钠进行杂质清除，液面覆盖采用石墨板与耐火板；原料全部熔化须把温度上升1000-1200℃，熔炼时间为30分钟；

三、分析

搅拌后取样化验是否符合配料比例；

四、铸造

分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造速度20～40米/小时，可用调速电机及水压相互调速，冷却水压0.02～0.06Mpa。

由于采用了上述技术方案，本发明有如下优越性：

本发明的铜合金配方有效降低铅含量，符合环保要求，且获得良好地合金力学性能，抗拉强度Rm≥240Mpa，规定非比例延伸强度Rp0.2≥120Mpa，伸长率A≥15％，切削性能良好。

本发明提供的加工工艺简单，易操作，生产成本低。

具体实施方式：

本发明提供的铜合金按重量百份比构成如下：

Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si等的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn。

实例1：

制作Φ40×Φ20×3000合金铜棒

配料，按重量百分比进行配料，其中Cu 59％、Al 0.5％、Mn 0.3％，包括Pb、Sb、Fe、S、Si等的不可避免杂质之和为0.4％，余量为Zn。

熔炼：先将铜和锰投入熔炉进行熔炼，待铜熔化后再添加铝和锌，再用硼砂清除杂质，液面覆盖用石墨板。原料全部熔化须把温度上升1100℃，熔炼时间为30分钟。

分析：搅拌取样化验成份分析。

铸造：分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造温度1150℃，铸造速度15米/小时，冷却水压0.02Mpa。

实施例2：

制作Φ50×Φ30×2000合金铜棒

配料，按重量百分比进行配料，其中Cu 58％、Al 0.4％、Mn 0.2％，包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质之和为0.3％，余量为Zn。

熔炼：先将铜和锰投入熔炉进行熔炼，待铜熔化后再添加铝和锌，再用硼砂及氯化钠清除杂质，液面覆盖用石墨板。原料全部熔化须把温度上升1200℃，熔炼时间为30分钟。

分析：搅拌取样化验成份分析。

铸造：分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造温度1150℃，铸造速度15米/小时，冷却水压0.02Mpa。

实施例3：

制作Φ40×Φ20×3000合金铜棒

配料，按重量百分比进行配料，其中Cu 60％、Al 0.3％、Mn 0.25％，包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质之和为0.2％，余量为Zn。

熔炼：先将铜和锰投入熔炉进行熔炼，待铜熔化后再添加铝和锌，再用硼砂清除杂质，液面覆盖用石墨板。原料全部熔化须把温度上升1100℃，熔炼时间为30分钟。

分析：搅拌取样化验成份分析。

铸造：分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造温度1150℃，铸造速度15米/小时，冷却水压0.02Mpa。

本发明中，还可适当减少Pb而增加Ni，以构成Cu-Zn-Ni-Mn的铜合金，由于Pb是作为不可避免杂质元素，增加Ni后可使Pb在铜合金中含量极低，与其它Sb、Fe、S、Si共同构成杂质元素含量。

实施例4：

制作Φ40×Φ20×3000合金铜棒

配料，按重量百分比进行配料，其中Cu 59％、Al 0.3％、Mn 0.25％、Ni 2％，包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质之和为0.2％，余量为Zn。

熔炼：先将铜和锰投入熔炉进行熔炼，待铜熔化后再添加铝、锌和镍，再用硼砂及氯化钠清除杂质，液面覆盖用石墨板。原料全部熔化须把温度上升1100℃，熔炼时间为30分钟。

分析：搅拌取样化验成份分析。

铸造：分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造温度1150℃，铸造速度15米/小时，冷却水压0.02Mpa。

实施例5：

制作Φ40×Φ20×3000合金铜棒

配料，按重量百分比进行配料，其中Cu 58％、Al 0.5％、Mn 0.3％、Ni 2％，包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质之和为0.3％，余量为Zn。

熔炼：先将铜和锰投入熔炉进行熔炼，待铜熔化后再添加铝、锌和镍，再用硼砂及氯化钠清除杂质，液面覆盖用石墨板。原料全部熔化须把温度上升1100℃，熔炼时间为30分钟。

分析：搅拌取样化验成份分析。

铸造：分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造温度1150℃，铸造速度15米/小时，冷却水压0.02Mpa。

本发明中各合金元素作用分述如下：

铜：具有极高的导电、导热性能及良好的耐蚀性，在合金中的重量比最高。

锌：锌是铜合金中重要添加元素之一，能提高铜合金的流动性，缩小结晶温度区间，减轻偏析和排气。

镍：提高合金铜的抗腐蚀性与韧性。

锰：提高合金铜的机械性能及合金铜的硬度。

铝：提高合金铜的韧性及刚性。

Claims (2)

1.一种环保易切削的连铸型铜合金，其特征在于：该铜合金按重量百份比构成如下：

Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn。

2.一种适合上述之环保易切削的连铸型铜合金加工的工艺，其特征在于：包括如下步骤：

配料、熔炼、分析、铸造、矫正、切割、质检、拉光，工艺分述如下：

一、配料

按重量百份比取Cu 58～60；Al 0.3～0.5；Mn 0.2～0.3；包括Pb、Sb、Fe、S、Si的不可避免杂质总量之和≤0.4；余量为Zn进行配料，并加入扩化剂：硼砂及氯化钠；

二、熔炼

先将Cu和Mn放进熔炉进行熔炼，待Cu熔化后添加Al和Zn，最后添加硼砂及氯化钠进行杂质清除，液面覆盖采用石墨板与耐火板；原料全部熔化须把温度上升1000-1200℃，熔炼时间为30分钟；

三、分析

搅拌后取样化验是否符合配料比例；

四、铸造

分析合格后连铸，冷却器采用水遁环，冷却器内套高纯石墨，铸造速度20～40米/小时，可用调速电机及水压相互调速。