CN103757471B - 一种无铅易切削镁黄铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无铅易切削镁黄铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：铝1.2-1.4、铍0.15-0.19、锡3.2-3.4、硅0.15-0.19、镁4.2-4.5、硼0.25-0.30、锆0.05-0.09、锌14.8-15.2、Sb0.08-0.12、Sc0.04-0.07、Ta0.12-0.16、余量为铜。本发明合金具有高温抗氧化性能，良好的切削性能；该合金还具有优异的耐腐蚀性能和抗拉强度高的特点，而且铸造、焊接性能优良，适用于饮用水供给系统所需的零部件和其它结构件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。

Description

一种无铅易切削镁黄铜合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属合金材料的制造领域，尤其涉及一种无铅易切削镁黄铜合金材料及其制备方法。
背景技术
铜因其良好的导电性，可塑性，耐腐蚀性，应用非常广泛。在铜合金中添加铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等元素，可以改善铜的性能，用于不同的场所。目前我国现有的铜合金仍存在一些问题，如合金内含有大量杂质元素，高温疲劳性差、高温强度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系数大，使用寿命短；导电性差，浪费电能；弯曲加工性能差，容易折断；质量重，施工困难；还不能满足市场要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无铅易切削镁黄铜合金材料及其制备方法，该铜合金材料具有易切削，加工性能好，强度高的优点。
本发明的技术方案如下：
一种无铅易切削镁黄铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：铝1.2-1.4、铍0.15-0.19、锡3.2-3.4、硅0.15-0.19、镁4.2-4.5、硼0.25-0.30、锆0.05-0.09、锌14.8-15.2、Sb0.08-0.12、Sc0.04-0.07、Ta0.12-0.16、余量为铜。
所述的无铅易切削镁黄铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.3-0.8比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锌、硼；（2）锡、镁、硅；（3）铍、锆、Sb；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以210-230℃/小时速率升温至280-290℃，保温50-60分钟，再以240-250℃/小时速率升温至580-590℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至80-90℃，保温1-2小时；再以240-250℃/小时速率升温至350-360℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至80-90℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至280-290℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：碳酸钙粉4-5、铝矾土2.1-2.5、树木灰烬1-2、纳米二氧化硅1-2、明矾2-3、玉石粉3-4、电石粉4-5、氟钛酸钾2-3、四硼酸钠1-2、Bi2O32-3；其制备方法是将碳酸钙粉、铝矾土、树木灰烬、纳米二氧化硅、明矾、玉石粉、电石粉混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本发明的有益效果
本发明合金含有镁，具有高温抗氧化性能，通过添加硅、锆、Sb、Sc、Ta等元素，提高了铜合金的切削性能；该合金还具有优异的耐腐蚀性能和抗拉强度高的特点，而且铸造、焊接性能优良，适用于饮用水供给系统所需的零部件和其它结构件。本发明精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率。
具体实施方式
一种无铅易切削镁黄铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：铝1.2-1.4、铍0.15-0.19、锡3.2-3.4、硅0.15-0.19、镁4.2-4.5、硼0.25-0.30、锆0.05-0.09、锌14.8-15.2、Sb0.08-0.12、Sc0.04-0.07、Ta0.12-0.16、余量为铜。
所述的无铅易切削镁黄铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.5比例作为铜基质来源，将纯铜加入投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理等；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：（1）锌、硼；（2）锡、镁、硅；（3）铍、锆、Sb；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以220℃/小时速率升温至284℃，保温55分钟，再以245℃/小时速率升温至585℃，保温1.5小时；再以255℃/小时速率降温至85℃，保温1.5小时；再以245℃/小时速率升温至355℃，保温1.5小时；再以255℃/小时速率降温至85℃，保温1.5小时；再以205℃/小时速率升温至285℃，保温2.5小时，取出空冷即得。
所述的精炼剂由下列重量份(公斤)的原料制成：碳酸钙粉5、铝矾土2.1、树木灰烬1、纳米二氧化硅2、明矾2、玉石粉4、电石粉4、氟钛酸钾3、四硼酸钠2、Bi2O32；其制备方法是将碳酸钙粉、铝矾土、树木灰烬、纳米二氧化硅、明矾、玉石粉、电石粉混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
本实施例无铅易切削镁黄铜合金材料，抗拉强度бb为536Mpa，屈服强度482MPa，硬度值HB为132，导电率%IACS56，软化温度596℃，20℃延伸率17.8%。

Claims (2)

1.一种无铅易切削镁黄铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：铝1.2-1.4、铍0.15-0.19、锡3.2-3.4、硅0.15-0.19、镁4.2-4.5、硼0.25-0.30、锆0.05-0.09、锌14.8-15.2、Sb0.08-0.12、Sc0.04-0.07、Ta0.12-0.16、余量为铜；
所述的无铅易切削镁黄铜合金材料的生产方法如下：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.3-0.8比例作为铜基质来源，将纯铜投入炉中熔化，进行脱杂质、脱氧、采用精炼剂一次精炼、添加合金成分进行合金化，再加入废铜熔化、加入精炼剂二次精炼、检测并调整化学元素成分含量至合格、浇铸、铸后热处理；
所述的铸后热处理是：先由室温以210-230℃/小时速率升温至280-290℃，保温50-60分钟，再以240-250℃/小时速率升温至580-590℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至80-90℃，保温1-2小时；再以240-250℃/小时速率升温至350-360℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至80-90℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至280-290℃，保温2-3小时，取出空冷即得；
（2）、合金化过程中向炉内投入合金元素的批次顺序为：1）锌、硼；2）锡、镁、硅；3）铍、锆、Sb；4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22-25分钟，投料后搅拌均匀。
2.根据权利要求1所述的无铅易切削镁黄铜合金材料，其特征在于：所述的精炼剂由下列重量份的原料制成：碳酸钙粉4-5、铝矾土2.1-2.5、树木灰烬1-2、纳米二氧化硅1-2、明矾2-3、玉石粉3-4、电石粉4-5、氟钛酸钾2-3、四硼酸钠1-2、Bi2O32-3；其制备方法是将碳酸钙粉、铝矾土、树木灰烬、纳米二氧化硅、明矾、玉石粉、电石粉混合，加热至2600-3000℃，搅拌1-2小时，冷却后，加入至10-15%的盐酸溶液中，浸泡1-2小时，过滤，滤渣反复用清水洗净，烘干，与其它成分合并混合均匀即得。
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