CN105925837A - 抗脱锌易切削黄铜棒及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种力学性能优异、致密度高、切削性能好的抗脱锌易切削黄铜棒及其生产方法，包括将下述质量百分比的原料Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、变质剂<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％、砷铜合金0.08～0.18％、其余为Zn及总量不大于0.5%的杂质熔铸挤压实心黄铜锭的步骤及将黄铜锭挤压成铜棒的步骤。

Description

抗脱锌易切削黄铜棒及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种水暖卫浴零部件及生产方法，特别涉及一种抗脱锌易切削黄铜棒及其生产方法。

背景技术

铅黄铜具有优良的冷热加工性能、极好的切削性能和自润滑等特点，能满足各种形状零部件的铸造、锻造、机加工、抛光等工艺，因此铅黄铜被广泛应用于电子电讯、家电、航天航空、汽车、五金装饰、船舶制造以及卫浴水暖等行业。现有的低铅环保引铸黄铜棒表面质量差,不易抛光电镀,加工难度大,切削加工中很容易开裂，冲压成型中更易开裂,且抗脱锌、耐腐蚀性能不好，因此大部分生产厂家不得不沿用含铅的黄铜棒来生产复杂零部件，这种铅黄铜棒具有良好的切削性能，应用于五金制品、自行车、制笔、电子、电池、家用电器、通讯、钟表等各行各业。但铅是对人体危害相对较大的重金属之一，而且铅排入环境不易除去，并在环境中积累起来，极易对生物和人体产生一定的毒性作用，特别是对儿童的脑神经和肾功能造成不可逆转的损伤，严重的会造成血铅、脑铅中毒、智力迟钝、痴呆、好动等不良后果。因此现在国内外都在致力于无铅铜棒的开发应用。

目前，我国市场上替代铅黄铜的无铅环保黄铜使用量相对较多的主要有铋黄铜和硅黄铜。铋黄铜的切削性能比较接近铅黄铜，但铋黄铜却存在明显的缺点，即对冷却速度有很高的敏感性，容易造成开裂，另一方面无铅铋黄铜焊接性能差，因此给零部件加工带来难度，这是因为铋黄铜在300～450℃(中温)之间有很严重的热脆现象，在这一温度段的焊接头很容易开裂，其可靠性很值得怀疑；同时无铅铋黄铜在后续金属切削加工时，如果冷却不好也容易产生热裂，所以铋黄铜很难获得广泛的推广和使用。作为铅黄铜另一种替代品的硅黄铜，其优点是热加工性能好，可焊性好，也有优良的抗脱锌性能和抗应力腐蚀性能，但切削性能与铋黄铜相差较多，冷加工效率低，切削时刀具易磨损；该无铅硅黄铜，其中的铜添加量较高，一般达73～77％左右，甚至更高至79～83％，因此，原料成本也比铋黄铜高得多。

中国专利号为ZL：201110006965.8公开一种无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金,该合金由以下质量百分比的各组分组成：Cu60.0％～65.0％，Si0.6％～1.8％，Bi0.2％～1.5％，Al0.02％～0.5％，Ni+Mn+Sn＜1.5％，镧铈合金0.01％～0.5％，B0.002％～0.02％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质。该专利研究人员在含有硅元素的黄铜基体中添加铋，以改善黄铜的切削性能、热加工性能和抗应力腐蚀性能，防止材料力腐蚀的开裂。但是，上述专利为了显著改善基体的切削性能，其成分中硅含量都在0.4%以上，导致材料硬度显著增大，严重降低基体的切削性能，影响材料的使用性能，另外，上述专利加入含量>0.6%的Bi，不仅浪费材料成本容易形成不连续点状分布在基体中，容易引起热脆，影响材料的整体性能。另外，用上述专利的硅铋黄铜合金引铸的黄铜棒抗脱锌耐腐蚀性能不好，不能满足卫浴铜制品的要求，基于此现状，本公司开展了对抗脱锌无铅易切削黄铜棒的研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种力学性能优异、致密度高、切削性能好的抗脱锌易切削黄铜棒及其生产方法。

为解决此技术问题，本发明采取以下方案：抗脱锌易切削黄铜棒，由下述质量百分比的原料组成:

Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、变质剂<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％、砷铜合金0.08～0.18％、其余为Zn及总量不大于0.5%的杂质。

进一步改进的是：由下述质量百分比的原料组成:Cu61.215％、Bi0.321％、Sn0.157％、Fe0.02％、Al0.568％、变质剂0.0036％、Si0.27％、Ni0.12％、Pb0.061％、砷铜合金0.095％、Zn37.13%及总量0.0394%的杂质。

进一步改进的是：由下述质量百分比的原料组成:Cu60.12％、Bi0.365％、Sn0.138％、Fe0.031％、Al0.562％、变质剂0.0025％、Si0.21％、Ni0.012％、Pb0.125％、砷铜合金0.15％、Zn38.28%及0.0045%的杂质。

进一步改进的是：由下述质量百分比的原料组成:Cu60.04％、Bi0.348％、Sn0.137％、Fe0.032％、Al0.560％、变质剂0.0034％、Si0.23％、Ni0.007％、Pb0.122％、砷铜合金0.17％、Zn38.35%及总量不大于0.0006%的杂质。

进一步改进的是：所述变质剂为硼元素。

基于同一发明构思本发明还提供一种抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，包括引铸挤压实心引铸棒的步骤及将引铸棒挤压成铜棒的步骤：

所述引铸挤压实心引铸棒的步骤，包括：

1）在工频炉中先加入100~150Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不在0.02～0.07％比例范围内的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入200～300kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为3~5cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料37~39%的0#锌、0.1~0.5%的锡锭、0.1~0.6%的铋锭；

3）加入占总原料60~66%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.2~0.8%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.003~0.006%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果测出Fe元素成分占总原料比例不在0.02~0.07%范围内的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5~9min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）再往工频炉中加入占总原料0.08～0.18％的砷铜合金和加入占总原料总量不大于0.0038%的B元素变质细化剂，充分搅拌2~3min,静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为250～300V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至40～60mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到180～240V，调整牵引机速度调至60～80mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度80～100mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒。

所述引铸棒挤压成铜棒的步骤是将上述短铜锭盛在挤压装置内并利用挤压装置对短铜锭施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。

进一步改进的是：所述步骤5）中喷火的温度为1000~1150℃。

进一步改进的是：所述挤压装置包括挤压筒、挤压模及挤压轴，所述挤压筒内具有可容置被挤压制品的挤压孔，所述挤压轴设于挤压孔的一端，所述挤压模固设于挤压筒远离挤压轴的那一端，所述挤压模上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔，所述挤压轴的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退。

进一步改进的是：所述挤压筒的挤压孔内位于挤压轴的前端还设有挤压垫片。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用特定的成分、特定的配比、特定的制备方法制备无铅易切削铜锭的生产方法，在生产过程中严格控制各原料的添加顺序，避免各原料有效成分的烧损，配方中的硅含量在0.3%以下，在该成分含量的配比中，铋含量为0.1~0.6%，不仅显著改善了基体的切削性能，也不会导致材料硬度显著变大，在减少铋材料成本的同时还避免了过多的铋在基体中形成不连续点状分布的现象，热脆，影响材料的整体性能的缺陷，与现有技术相比,除了有较好性价比外,还同时兼备铋黄铜和硅黄铜的优点,而相对而言又克服了它们的缺点。通过选择最适当的添加量以得到累积效果,确保合金材料有优良的切削性能,抗腐蚀性能,冷热加工性能和力学性能。与现有的铋黄铜、铅黄铜、硅黄铜相比是一种综合性能较好的易切削材料。且本发明硅铋黄铜显著降低铅对人体的危害，硅在黄铜中的锌当量为10~12，其添加量应该以保留和相，并出现少量的相为宜，这样有利于在基体中形成弥散质点，提高产品的易切削性能。

生产中加入适宜的Fe元素对于细化剂的形核作用起到积极作用；含量过低，细化效果不明显，含量过高，容易引起硬质点增生，影响抛光质量，所以控制其含量为0.02~0.08%。

本发明所使用的B变质细化剂，可消除粗大柱状晶，显著细化晶粒，并且消除裂纹、麻点、气孔等现象。在工频炉中添加硼元素变质细化剂的同时还加入了砷铜合金，能有效地抑制黄铜棒在使用中的脱锌和被腐蚀。脱锌是沿着晶体内部的渗流通道,以双空位扩散的方式进行;双空位主要是在腐蚀过程中产生的。在砷、硼均加的黄铜管中,硼与砷按原子比1:1即以As一B对的方式占据双空位,或扩散至腐蚀后产生的双空位处,这样双空位就被As一B对完全填充,从而阻断了渗流通道，因此，在生产抗脱锌耐蚀性黄铜管时,需要同时加入微量的硼和砷。

附图说明

图1为HPb59-1铅黄铜断屑图；

图2为本发明无铅易切削黄铜断屑图；

图3是普通硅黄铜末变质组织图；

图4是普通硅黄铜变质组织图；

图5是抗脱锌易切削黄铜棒变质组织图。

图6本发明挤压装置的结构示意图。

具体实施方式

现结合和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

本发明实施例一公开一种抗脱锌易切削黄铜棒，由下述质量百分比的原料组成:Cu61.215％、Bi0.321％、Sn0.157％、Fe0.02％、Al0.568％、硼元素0.0036％、Si0.27％、Ni0.12％、Pb0.061％、砷铜合金0.095％、Zn37.13%及总量0.0394%的杂质。

上述原料配比生产抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，包括引铸挤压实心引铸棒的步骤及将引铸棒挤压成铜棒的步骤：

所述引铸挤压实心引铸棒的步骤，包括：

1）在工频炉中先加入100Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不是占总原料的0.02％的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入200kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，此处的熔炼清渣剂直接采购上海旺南金属熔剂有限公司的产品，为公知产品，这里不做详细说明，最后在表面覆盖上厚度为3cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料37.13%的0#锌、0.157%的锡锭、0.321%的铋锭；

3）加入占总原料61.215%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.568%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.003%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，喷火的温度为1000℃，静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果测出Fe含量不是占总原料的0.02％的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）再往工频炉中加入占总原料0.095％的砷铜合金和加入占总原料0.0036%的B元素变质细化剂，充分搅拌2~3min,静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为250V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至40mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到180V，调整牵引机速度调至60mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度80mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒。

所述引铸棒挤压成铜棒的步骤是将上述短铜锭盛在挤压装置内并利用挤压装置对短铜锭施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。

如图6，所述挤压装置包括挤压筒1、挤压模2及挤压轴3，所述挤压筒1内具有可容置被挤压制品的挤压孔11，所述挤压轴3设于挤压孔11的一端，所述挤压模2固设于挤压筒1远离挤压轴3的那一端，所述挤压模2上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔21，所述挤压筒1的挤压孔内位于挤压轴的前端还设有挤压垫片4，所述挤压轴的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退。需要说明的是被挤压铜锭需加热至720℃～760℃。

本发明采用特定的成分、特定的配比、特定的制备方法制备无铅易切削铜锭的生产方法，在生产过程中严格控制各原料的添加顺序，避免各原料有效成分的烧损，配方中的硅含量在0.3%以下，在该成分含量的配比中，铋含量为0.1~0.6%，不仅显著改善了基体的切削性能，也不会导致材料硬度显著变大，在减少铋材料成本的同时还避免了过多的铋在基体中形成不连续点状分布的现象，热脆，影响材料的整体性能的缺陷，与现有技术相比,除了有较好性价比外,还同时兼备铋黄铜和硅黄铜的优点,而相对而言又克服了它们的缺点。通过选择最适当的添加量以得到累积效果,确保合金材料有优良的切削性能,抗腐蚀性能,冷热加工性能和力学性能。与现有的铋黄铜、铅黄铜、硅黄铜相比是一种综合性能较好的易切削材料。且本发明硅铋黄铜显著降低铅对人体的危害，硅在黄铜中的锌当量为10~12，其添加量应该以保留和相，并出现少量的相为宜，这样有利于在基体中形成弥散质点，提高产品的易切削性能。

生产中加入适宜的Fe元素对于细化剂的形核作用起到积极作用；含量过低，细化效果不明显，含量过高，容易引起硬质点增生，影响抛光质量，所以控制其含量为0.02~0.08%。

本发明所使用的B变质细化剂，可消除粗大柱状晶，显著细化晶粒，并且消除裂纹、麻点、气孔等现象。在工频炉中添加硼元素变质细化剂的同时还加入了砷铜合金，能有效地抑制黄铜棒在使用中的脱锌和被腐蚀。脱锌是沿着晶体内部的渗流通道,以双空位扩散的方式进行;双空位主要是在腐蚀过程中产生的。在砷、硼均加的黄铜管中,硼与砷按原子比1:1即以As一B对的方式占据双空位,或扩散至腐蚀后产生的双空位处,这样双空位就被As一B对完全填充,从而阻断了渗流通道，因此，在生产抗脱锌耐蚀性黄铜管时,需要同时加入微量的硼和砷。

铋和铅一样都是在熔融状态下和铜无限互溶，但在固态时却几乎不固溶的元素。铋脆且熔点较低，在合金中形成脆而不硬的弥散小质点，因此铋的存在可以视为合金基体中产生的微小空间，从而割断了基体的连续性，加上黄铜基体中存在相和微量的相，两者都能够成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，构成许多弱化微区，改善切削性能。从图1可以看出：HPb59-1铜屑形状为细碎的长针状，如图2，而无铅易切削黄铜断屑除了有细碎的长针状，还有一部分是小片状和螺旋状，整体切削力不大，加工表面光滑，满足要求。

本发明的横截面硬质点个数满足0级要求（个数<1）。

图3、图4和图5为硅黄铜和硅铋黄铜的结晶组织。从图3可见，未经过变质的硅黄铜（硅含量0.3~0.6，无铋元素）边缘呈现出粗大的柱状晶，中部为明显的粗晶形态，这种组织形态致密度低，力学性能差，容易导致后续加工的开裂现象；图4则为硅黄铜（硅含量0.3~0.6%，无铋元素）经过变质处理的组织图，整体晶粒相对未变质来说，晶粒细小了很多，但还是显现出粗晶形态；图5则为抗脱锌易切削黄铜棒的结晶组织，从图可以看到：组织外测为较大（厚度约为10mm）的连续均匀的粗晶环，中部为肉眼难以判断、均匀致密的细晶区，其精炼效果优异，铜锭重熔时，晶粒细小，不会发生晶粒粗大而导致开裂现象。

实施例二：

本发明公开一种抗脱锌易切削黄铜棒，由下述质量百分比的原料组成:Cu60.12％、Bi0.365％、Sn0.138％、Fe0.031％、Al0.562％、硼元素0.0025％、Si0.21％、Ni0.012％、Pb0.125％、砷铜合金0.15％、Zn38.28%及0.0045%的杂质。

上述原料配比生产抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，包括引铸挤压实心引铸棒的步骤及将引铸棒挤压成铜棒的步骤：

所述引铸挤压实心引铸棒的步骤，包括：

1）在工频炉中先加入125Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不是占总原料的0.031％的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入250kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为4cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料38.28%的0#锌、0.138%的锡锭、0.365%的铋锭；

3）加入占总原料60.12%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.562%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.004%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，喷火的温度为1100℃。静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果测出Fe元素成分不是占总原料的0.02％的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5~9min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）再往工频炉中加入占总原料0.15％的砷铜合金和加入占总原料总量0.0025%的B元素变质细化剂，充分搅拌2~3min,静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为280V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至50mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到180～240V，调整牵引机速度调至70mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度90mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒。

所述引铸棒挤压成铜棒的步骤是将上述短铜锭盛在挤压装置内并利用挤压装置对短铜锭施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。所述挤压装置采用上述实施例一中的挤压装置。

实施例三：

本发明公开一种抗脱锌易切削黄铜棒，由下述质量百分比的原料组成:Cu60.04％、Bi0.348％、Sn0.137％、Fe0.032％、Al0.560％、B0.0034％、Si0.23％、Ni0.007％、Pb0.122％、砷铜合金0.17％、Zn38.28%及总量不大于0.0006%的杂质。

上述原料配比生产抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，包括引铸挤压实心引铸棒的步骤及将引铸棒挤压成铜棒的步骤：

所述引铸挤压实心引铸棒的步骤，包括：

1）在工频炉中先加入150Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不在0.032％比例范围内的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入300kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为5cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料38.28%的0#锌、0.137%的锡锭、0.348%的铋锭；

3）加入占总原料60.04%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.560%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.006%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，喷火的温度为1150℃,静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不是占总原料的0.032％的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5~9min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）再往工频炉中加入占总原料0.17％的砷铜合金和加入占总原料总量0.0034%的B元素变质细化剂，充分搅拌2~3min,静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为300V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至60mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到240V，调整牵引机速度调至80mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度100mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒。

所述引铸棒挤压成铜棒的步骤是将上述短铜锭盛在挤压装置内并利用挤压装置对短铜锭施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。所述挤压装置采用上述实施例一中的挤压装置。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (9)

1.抗脱锌易切削黄铜棒，其特征在于：由下述质量百分比的原料组成:

Cu60～66％、Bi0.1～0.6％、Sn0.1～0.5％、Fe0.02～0.07％、Al0.2～0.8％、变质剂<0.0038％、Si0.2～0.3％、Ni<0.15％、Pb<0.15％、砷铜合金0.08～0.18％、其余为Zn及总量不大于0.5%的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗脱锌易切削黄铜棒，其特征在于：由下述质量百分比的原料组成:Cu61.215％、Bi0.321％、Sn0.157％、Fe0.02％、Al0.568％、变质剂0.0036％、Si0.27％、Ni0.12％、Pb0.061％、砷铜合金0.095％、Zn37.13%及总量0.0394%的杂质。

3.根据权利要求1所述的抗脱锌易切削黄铜棒，其特征在于：由下述质量百分比的原料组成:Cu60.12％、Bi0.365％、Sn0.138％、Fe0.031％、Al0.562％、变质剂0.0025％、Si0.21％、Ni0.012％、Pb0.125％、砷铜合金0.15％、Zn38.28%及0.0045%的杂质。

4.根据权利要求1所述的抗脱锌易切削黄铜棒，其特征在于：由下述质量百分比的原料组成:Cu60.04％、Bi0.348％、Sn0.137％、Fe0.032％、Al0.560％、变质剂0.0034％、Si0.23％、Ni0.007％、Pb0.122％、砷铜合金0.17％、Zn38.35%及总量不大于0.0006%的杂质。

5.根据权利要求1所述的抗脱锌易切削黄铜棒，其特征在于：所述变质剂为硼元素。

6.抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，其特征在于：包括引铸挤压实心引铸棒的步骤及将引铸棒挤压成铜棒的步骤：

所述引铸挤压实心引铸棒的步骤，包括：

1）在工频炉中先加入100~150Kg的无铅硅黄铜屑，所述无铅硅黄铜屑总加入量为总原料的20%，所述无铅硅黄铜屑中含有Ni、Pb及Fe，因此后续制备工艺中无需加入，如果后续炉前取样检测成分发现Fe含量不在0.02～0.07％比例范围内的话再补入铜铁合金或者冲淡Fe含量，将已敲碎的粒度控制在2cm内的工业硅，装入合适直径的铜管内，分成若干份，置于坩埚底部的铜屑上，再加入200～300kg的无铅硅黄铜屑覆盖，撒上2.5kg熔炼清渣剂，最后在表面覆盖上厚度为3~5cm的煅烧木炭，打380V的高压，让铜屑和工业硅等原料充分溶解；

2）继续加入余量无铅硅黄铜屑，充分搅拌成半熔融状态后，在低温状态下依次加入占上述总原料37~39%的0#锌、0.1~0.5%的锡锭、0.1~0.6%的铋锭；

3）加入占总原料60~66%的电解铜，当电解铜溶解3/4后，加入预热好的占总原料0.2~0.8%铝锭，借助合金化过程中产生大量热量来促进余下电解铜的溶解；

4）用钟罩将可以改善引铸棒光泽的铜镁中间合金压入铜液底部，充分搅拌，铜镁合金加入量为总原料比例的0.003~0.006%；

5）当全部原料完全溶解完后，加热到喷火状态，静置10~15分钟后，取样进行成分分析,根据成分测试结果,重新调整铜液成分，如果测出Fe元素成分占总原料比例不在0.02~0.07%范围内的话，则需要用铜铁合金进行微量补偿，而其他主要元素都以纯金属进行补料,直至满足成分要求为止，继而扒渣舀取光杯，判断熔体的流动性；

6）再次升温至喷火状态，静置5~9min，使得杂质上浮，扒渣、静置；

7）再往工频炉中加入占总原料0.08～0.18％的砷铜合金和加入占总原料总量不大于0.0038%的B元素变质细化剂，充分搅拌2~3min,静置8~10min；

8）取样进行抛光并进行结晶分析，若抛光面杂质点数和结晶组织形态两者都满足要求，即可引铸，反之，继续做精炼处理，直至满足精炼要求；

9）将满足精炼要求的含Pb及Ni量都小于0.15%的铜液倒入保温炉中，将结晶器安装到保温炉上，安装时，用牵引棒对正中心，以保证与牵引机水平；

10）最后用牵引机开始引铸，开始引铸前应将保温炉中的铜水温度升到小喷火，工业电压为250～300V电压，同时给水冷套中送入少量水,水量为2.5L/s,准备工作做好后开始引棒，刚开始引棒时牵引机速度调慢至40～60mm/min，直到引棒成功,引棒成功后将电压降到180～240V，调整牵引机速度调至60～80mm/min，并打开冷却水开关，水量为5.0L/s,引棒长度达到一米以上可将拉速调整到工艺要求的速度80～100mm/min，待引棒正常后，将牵引机同步锯调整到需要锯切的长度，将长铜棒锯短成可以用来挤压的短引铸棒；

所述引铸棒挤压成铜棒的步骤是将上述短铜锭盛在挤压装置内并利用挤压装置对短铜锭施加外力使之从挤压装置的挤压模孔流出，从而获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加工方法。

7.根据权利要求6所述的抗脱锌易切削黄铜棒的生产方法，其特征在于：所述步骤5）中喷火的温度为1000~1150℃。

8.根据权利要求6所述的低铅挤制黄铜棒的生产方法，其特征在于：所述挤压装置包括挤压筒、挤压模及挤压轴，所述挤压筒内具有可容置被挤压制品的挤压孔，所述挤压轴设于挤压孔的一端，所述挤压模固设于挤压筒远离挤压轴的那一端，所述挤压模上设有可将被挤压制品挤出的挤压模孔，所述挤压轴的自由端与推压驱动装置相连动并通过推压驱动装置可同时前进或后退。

9.根据权利要求8所述的低铅挤制黄铜棒的生产方法，其特征在于：所述挤压筒的挤压孔内位于挤压轴的前端还设有挤压垫片。