CN104674056B - 一种环保含铋黄铜铸锭的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种环保含铋黄铜铸锭的制备方法，其特征在于步骤为：按照合金组成进行加料，加料的质量配比顺序为：10～15%的回料、25～30%的锌锭、45～55%的紫铜、5～10%的锌锭以及小于2%的铋锭、铝锭，将上述原料按顺序投入工频熔炼炉，升温至原料完全熔化，得到熔液，接着加入辅料熔剂；封闭履带式浇铸；最后抛光检验和氨熏检验。本发明采用自动化、环保浇铸方式，不仅提高了生产效率，环境污染影响小，而且消除了铜铸锭表面气孔、裂纹、夹杂等现象，制得的含铋黄铜铸锭，符合环保健康的要求，能很好的满足机加、抛光，电镀等要求，具有良好的抛光电镀性能，适用于重熔锻造件、铸件以及切削加工成型的零部件，同时制造成本低，为下游企业提供优质的铜铸锭，具有市场竞争优势。

Description

一种环保含铋黄铜铸锭的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保铜铸锭，尤其是一种用于水暖卫浴零部件的环保含铋铜铸锭的制备方法。

背景技术

当前，在水暖卫浴行业中所用的水龙头、管接件等制品大多数采用铅黄铜，其铅含量在2%-3.5%。铅在黄铜合金中能改善铸造性，减少铸造缺陷的作用，有利于提高合金的切削性和制品的耐压性。但铅是一种有害元素，特别在饮用水质及有机酸作用下铜合金中的铅会缓慢析出而使水受到污染，危害人体健康；另外，铅黄铜在熔炼和切削加工、抛光时，当温度达到400-500℃时，铅及其化合物的挥发量较大，铅蒸汽与空气中的粉尘可形成颗粒物而污染环境。

随着环保意识不断增加，研发铅黄铜的替代品已成为必然趋势。近几年来，在环保铜合金方面也取得了较大的进展，主要通过添加碲、硒、铋、锑等元素，利用其断屑特性来改善无铅后的切削性能，这些铜合金在熔炼铸造时主要采用连续铸造工艺，容易出现铸锭表面有气孔、裂纹、夹杂现象，造成后道切削加工、抛光时易开裂。

目前中国申请的专利《无铅易切削低锑铋黄铜合金及其制造方法》、《易切削的无铅耐蚀低硼铋黄铜合金》，其合金成分组成中含有锑、硼等元素，均采用合金化处理和覆盖保护方法熔炼，并在1040℃下连续铸造成黄铜铸锭；另一项已公开的《无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法》，其成分及制造方法分别是：该合金含有铜：60.0～62.0%，铋：0.5～2.2%、铝：0.01～0.1%、锡：0.5～1.6%、磷：0.04～0.15%、其余为锌和不可避免的杂质成分，需在460～600℃温度下进行30分～4小时热处理，以70℃/小时以下的冷却速度缓冷。上述铜合金成分配比较复杂、工艺流程控制精确，因此，市场售价高，也不利于水暖卫浴零部件生产企业的锻造、铸造及成型加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺合理、制造成本低的环保含铋黄铜铸锭的制备方法，制得的环保含铋黄铜铸锭具有优良的切削性、铸造性及抛光电镀性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种环保含铋黄铜铸锭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按照环保含铋黄铜铸锭的合金组成进行加料，加料质量配比分别为：10～15%的回料、25～30%的锌锭、45～55%的紫铜、5～10%的锌锭以及小于2%的铋锭、铝锭，将上述原料按顺序投入工频熔炼炉，升温至原料完全熔化，得到熔液，

其中环保含铋黄铜铸锭的合金组成为：铜：59～62wt%、铋：0.5～1.0wt%、铝：0.5～0.7wt%、锡：＜0.2wt%、硅：＜0.05wt%、镍：＜0.1wt%、铅：＜0.12wt%，其余为锌和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总和在合金中的含量不超过0.3wt%，铜加锌的量大于97.5wt%；

2）加入辅料熔剂：在上述约1800～2000kg熔液中加入1～3kg清渣剂，充分搅拌均匀后，搅棒从炉底往上翻腾使气体充分排出，搅拌后静止5～10min进行捞渣；在第一次熔炼工频炉喷火3～7min后，静止5～10min，将炉内的渣打捞干净，往炉内加入2～4kg的黄铜精炼除气剂，用压勺慢慢压入炉低，然后喷火；接着再加入100～150kg晶粒细化剂，采用压勺将晶粒细化剂快速压入炉低，然后搅拌2～3min；第二次升温喷火5～10min，静止5～10min后进行浇铸，然后进行光谱测试合格后，喷火后将炉内表面的浮渣打捞干净；

3）封闭履带式浇铸：在浇铸区域进行封闭，并在顶部设置吸尘装置，以履带式传输方式，将浇铸好的铜锭进行浇铸，浇铸温度控制在1040～1070℃之间；

4）最后，进行抛光检验和氨熏检验。

作为优选，所述环保含铋黄铜铸锭的组成为：铜：60～62wt%、铋：0.8～1.0wt%、铝：0.5～0.6wt%、锡：＜0.2wt%、硅：＜0.05wt%、镍:＜0.1wt%、铅:＜0.10wt%，其余为锌和不可避免的杂质。

作为优选，所述回料的成分组成为：Cu：57～65wt%、Pb：＜0.5wt%、Fe：＜0.3wt%、Sn：＜1wt%、Ni：＜0.25wt%、Al：＜2wt%，其余为锌和不可避免的杂质。

再改进，所述抛光检验的具体过程为：

a、每炉至少取3个样，要求对每炉铜锭浇注前部分、浇注中间部分、浇注后部分三个环节进行抽验；

b、用切割机沿铜锭中部切取厚度19～21mm的小铜块，取内表面；

c、切割的铜锭依次经过180#、360#、600#、布轮、精抛轮的断面抛光处理；

d、用干布擦干净表面，目测距离为200mm～300mm，照度不低于300lx，不得借助任何放大器；

e、铸锭断面允许有轻微的、个别的气孔、夹杂及分层，其大小应符合缺陷判定标准。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用自动化、环保浇铸方式，不仅提高了生产效率，环境污染影响小，而且消除了铜铸锭表面气孔、裂纹、夹杂等现象，制得的含铋黄铜铸锭，符合环保健康的要求，能很好的满足机加、抛光，电镀等要求，具有良好的抛光电镀性能，适用于重熔锻造件、铸件以及切削加工成型的零部件，同时制造成本低，为下游企业提供优质的铜铸锭，具有市场竞争优势。

附图说明

图1是本发明的环保含铋黄铜铸锭的切削性能照片；

图2是本发明的环保含铋黄铜铸锭的铸造性能照片；

图3是本发明的环保含铋黄铜铸锭的铸造性能照片；

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

以DHBi62黄铜为例：

本实施例的含铋黄铜铸锭的优选组成：铜：60～62wt%、铋：0.8～1.0wt%、铝：0.5～0.6wt%、锡：＜0.2wt%、硅：＜0.05wt%、镍:＜0.1wt%、铅:＜0.10wt%，其余为锌和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总和在合金中的含量不超过0.3wt%，铜加锌的量大于97.5wt%。

本实施例的环保含铋黄铜铸锭的制备方法，通过以下几个步骤：

1、加料

加料顺序：15wt%的回料→25wt%的锌锭→50wt%的紫铜→8.2%的锌锭→1.8wt%的铋锭、铝锭；

其中回料成分的组成：Cu：57～65wt%、Pb：＜0.5wt%、Fe：＜0.3wt%、Sn：＜1wt%、

Ni：＜0.25wt%、Al：＜2wt%；其余为锌和不可避免的杂质。

将上述原料投入工频熔炼炉，升温至原料完全熔化，得到熔液。

2、加入辅料熔剂

（1）按上述加料顺序加完原料完全熔化后，温度上升到1000度以上，往约2000kg铜液中加入2kg清渣剂，充分搅拌均匀后，用搅棒从炉底往上翻腾使气体充分排出，搅拌后静止5-10min进行捞渣，然后取样进行成分测试，直到调整成分合格。

（2）在第一次熔炼工频炉喷火3～7min后，然后静止5～10min后,将炉内的渣打捞干净，往炉内加入4kg黄铜精炼除气剂，用压勺慢慢压入炉低，然后喷火；

（3）然后再加入2支，每支50kg的晶粒细化剂，采用压勺将晶粒细化剂快速压入炉低，然后搅拌均匀，搅拌2～3min。

（4）第二次升温熔炼喷火5～10min，静止5～10min后进行浇铸，然后进行光谱测试合格后，喷火后将炉内表面的浮渣打捞干净，浇铸时保持炉内温度1040℃，其目的是把铜液中的少量铜渣、杂质随恒温时间逐步上浮到铜液表面层。

3、封闭履带式浇铸

在浇铸区域进行封闭，并在顶部设置吸尘装置，以履带式传输方式，将浇铸好的铜锭进行浇铸，温度控制在1040～1070℃之间。同时，在浇铸过程中将浇铸模具的铜液表面上浮的渣用工具除干净。

4、抛光检验

（1）每炉至少取3个样，要求对每炉铜锭浇注前部分、浇注中间部分、浇注后部分三个环节进行抽验。

（2）用切割机沿铜锭中部切取厚度约20mm的小铜块，取内表面。

（3）切割的铜锭经过“180#→360#→600#→布轮→精抛轮”的断面抛光处理。

（4）用干布擦干净表面，目测距离为200mm～300mm，照度不低于300lx，不得借助任何放大器。

（5）铸锭断面无轻微的、个别的气孔、夹杂及分层，符合下表中的缺陷判定标准。

缺陷判定

5、氨熏检验

取样采用GB/T氨熏10567.2进行测定，产品均无开裂。

其他性能检测：

1、切削性能：

通过对样品钻铜沫的方式，铜屑越小，即切削性能越好，图1为铜锭钻孔铜沫。

2、铸造性能表现在：

铜液的流动性及光洁性：采用熔炼好的铜液浇铸样杯，内表面光洁，完整则可判定产品流动性好，即铸造性能好，如图2。铸造的收缩性：浇铸出来的铜锭，凝固后表面无明显凹陷，如图3。

3、抛光性能：

Claims (4)

1.一种环保含铋黄铜铸锭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按照环保含铋黄铜铸锭的合金组成进行加料，加料的质量配比顺序为：10～15％的回料、25～30％的锌锭、45～55％的紫铜、5～10％的锌锭以及小于2％的铋锭、铝锭，将上述原料按顺序投入工频熔炼炉，升温至原料完全熔化，得到熔液，

其中环保含铋黄铜铸锭的合金组成为：铜：59～62wt％、铋：0.5～1.0wt％、铝：0.5～0.7wt％、锡：＜0.2wt％、硅：＜0.05wt％、镍：＜0.1wt％、铅：＜0.12wt％，其余为锌和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总和在合金中的含量不超过0.3wt％，铜加锌的量大于97.5wt％；

2)加入辅料熔剂：在上述1800～2000kg熔液中加入1～3kg清渣剂，充分搅拌均匀后，搅棒从炉底往上翻腾使气体充分排出，搅拌后静止5～10min进行捞渣；在第一次熔炼工频炉喷火3～7min后，静止5～10min，将炉内的渣打捞干净，往炉内加入2～4kg的黄铜精炼除气剂，用压勺慢慢压入炉低，然后喷火；接着再加入100～150kg晶粒细化剂，采用压勺将晶粒细化剂快速压入炉低，然后搅拌2～3min；第二次升温喷火5～10min，静止5～10min后进行浇铸，然后进行光谱测试合格后，喷火后将炉内表面的浮渣打捞干净；

3)封闭履带式浇铸：在浇铸区域进行封闭，并在顶部设置吸尘装置，以履带式传输方式，将待浇铸的铜锭进行浇铸，浇铸温度控制在1040～1070℃之间；

4)最后，进行抛光检验和氨熏检验。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述环保含铋黄铜铸锭的组成为：铜：60～62wt％、铋：0.8～1.0wt％、铝：0.5～0.6wt％、锡：＜0.2wt％、硅：＜0.05wt％、镍:＜0.1wt％、铅:＜0.10wt％，其余为锌和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述回料的成分组成为：Cu：57～65wt％、Pb：＜0.5wt％、Fe：＜0.3wt％、Sn：＜1wt％、Ni：＜0.25wt％、Al：＜2wt％、其余为锌和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抛光检验的具体过程为：

a、每炉至少取3个样，要求对每炉铜锭浇注前部分、浇注中间部分、浇注后部分三个环节进行抽验；

b、用切割机沿铜锭中部切取厚度19～21mm的小铜块，取内表面；

c、切割的铜锭依次经过180#、360#、600#、布轮、精抛轮的断面抛光处理；

d、用干布擦干净表面，目测距离为200mm～300mm，照度不低于300lx，不得借助任何放大器；

e、铸锭断面符合缺陷判定标准。