CN103757479A - 一种无铅环保锌白铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无铅环保锌白铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锰3.5-3.9、锡3.8-4.1、镍17.5-18.9、硅0.6-0.9、铁0.25-0.4、钼1.5-1.7、钨0.3-0.5、钴0.05-0.09、锌5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量为铜。本发明合金含有硅、锰、Ta，使得合金切削性能好，无毒无害；还含有钨、V、钼、钴，使得合金热加工性能好，而且防高温氧化；该铜合金适用于切削加工、热锻加工、抛光加工，适用于制作制作轴承﹑蜗轮﹑齿轮以及精密零件。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

一种无铅环保锌白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，尤其涉及一种无铅环保锌白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环保锌白铜合金材料及其制备方法，该铜合金材料具有热加工性能好、切削性好的优点。
本发明的技术方案如下：
一种无铅环保锌白铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锰3.5-3.9、锡3.8-4.1、镍17.5-18.9、硅0.6-0.9、铁0.25-0.4、钼1.5-1.7、钨0.3-0.5、钴0.05-0.09、锌5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量为铜。
所述的无铅环保锌白铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.5-0.9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、锡、V；（2）镍、锰、铁；（3）钴、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以260-270℃/小时速率升温至300-320℃，保温40-50分钟，再以240-250℃/小时速率升温至540-560℃，保温1-2小时；再以260-270℃/小时速率降温至100-120℃，保温1-2小时；再以240-250℃/小时速率升温至360-380℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至100-120℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至300-320℃，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、Bi2O3 2-3；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
本发明合金含有硅、锰、Ta，使得合金切削性能好，无毒无害；还含有钨、V、钼、钴，使得合金热加工性能好，而且防高温氧化；该铜合金适用于切削加工、热锻加工、抛光加工，适用于制作制作轴承﹑蜗轮﹑齿轮以及精密零件。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
一种无铅环保锌白铜合金材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锰3.5-3.9、锡3.8-4.1、镍17.5-18.9、硅0.6-0.9、铁0.25-0.4、钼1.5-1.7、钨0.3-0.5、钴0.05-0.09、锌5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量为铜。
所述的无铅环保锌白铜合金材料的生产方法如下：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.7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、锡、V；（2）镍、锰、铁；（3）钴、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为22分钟，投料后搅拌均匀。
所述的铸后热处理是：先由室温以265℃/小时速率升温至310℃，保温45分钟，再以245℃/小时速率升温至550℃，保温1.5小时；再以265℃/小时速率降温至110℃，保温1.5小时；再以245℃/小时速率升温至370℃，保温1.5小时；再以255℃/小时速率降温至110℃，保温1.5小时；再以205℃/小时速率升温至310℃，保温2.4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、Bi2O3 2；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。
本实施例无铅环保锌白铜合金材料，抗拉强度 бb为555Mpa，屈服强度522MPa，硬度值HB为150，导电率%IACS70，软化温度600℃，延伸率15%。

Claims (4)

1.一种无铅环保锌白铜合金材料，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锰3.5-3.9、锡3.8-4.1、镍17.5-18.9、硅0.6-0.9、铁0.25-0.4、钼1.5-1.7、钨0.3-0.5、钴0.05-0.09、锌5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量为铜。
2.根据权利要求1所述的无铅环保锌白铜合金材料的生产方法，其特征在于：
（1）、准备纯铜与废铜按1：0.5-0.9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、锡、V；（2）镍、锰、铁；（3）钴、钨；（4）其他剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为20-24分钟，投料后搅拌均匀。
3.根据权利要求2所述的无铅环保锌白铜合金材料的生产方法，其特征在于：所述的铸后热处理是：先由室温以260-270℃/小时速率升温至300-320℃，保温40-50分钟，再以240-250℃/小时速率升温至540-560℃，保温1-2小时；再以260-270℃/小时速率降温至100-120℃，保温1-2小时；再以240-250℃/小时速率升温至360-380℃，保温1-2小时；再以250-260℃/小时速率降温至100-120℃，保温1-2小时；再以200-210℃/小时速率升温至300-320℃，保温2-3小时，取出空冷即得。
4.根据权利要求2所述的无铅环保锌白铜合金材料的生产方法，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、Bi2O3 2-3；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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