CN106947882B - 一种鳞片状环保黄铜屑及其制备方法 - Google Patents

一种鳞片状环保黄铜屑及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种新型鳞片状环保黄铜屑及其制备方法，包括以下重量百分比的组分：铜，55‑59％；铝，0.32％‑0.4％；铅，200‑500ppm；余量为锌。其制备方法是将各组分按配比置于纯高温电炉内加热熔融后，采用水平连铸方法铸造成合金棒，然后采用刀片式破碎机破碎成大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。本发明利用铝能提高黄铜的强度﹑硬度和可塑性，适应摩擦材料工况设计要求的特点，在新型鳞片状环保黄铜屑中降低了铅和铜的含量，并加入了适量的铝，从而在保证可以规模化生产的前提下，达到了环保、降低成本的效果；铜屑形状为鳞片状，有效的增大了接触面积，结合力强，摩擦系数适中，且磨耗小，可广泛应用于刹车片等摩擦材料原料使用。

Description

一种鳞片状环保黄铜屑及其制备方法
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种环保黄铜屑及其制备方法。
背景技术
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片(刹车片)和离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动，离合器片用于传动。任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来制动或传递动力，它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键的材料。摩擦材料组成成分有增、减摩、粘接、网状支架、骨架填料，主要是由摩擦性能调节剂和配合剂组成。使用填料的目的，主要有以下几个方面：
(1)调节和改善制品的摩擦性能、物理性能与机械强度。
(2)控制制品热膨胀系数、吸热性快、散热性快、增加产品尺寸的稳定性、降低磨损率。
(3)改善制品的制动噪音。
(4)提高制品的制造工艺性能与加工性能。
(5)改善制品外观质量及密度。
(6)降低生产成本。
铅黄铜是摩擦材料填料比较常用的一种，铅黄铜具有优良的加工性能和切削性，加之良好的机械物理性能，价格又低廉，而被广泛地应用于摩擦材料等行业。铅黄铜之所以具有很好的切削性能和减摩耐磨性能，主要是由于铅在铜合金中以单项存在，由此在切削时起到良好的断屑作用；同时在摩擦磨损的环境下，由于铅的剪切强度非常低，在铜合金零件表面的铅使得含铅的铜合金的摩擦系数比较低。因此，使得铅元素在黄铜合金中较普遍地使用。
然而铅及其化合物是严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一，合金中的铅在使用过程中极易从基体中侵出或脱出，工业废品中的铅则渗入地下水系统，以及各种形式的铅通过各种途径进入动物或人的食物链，危害人类健康，影响环境。但随着现代工业和经济发展，尤其是对环保的要求，如ROHS在电子工业中的禁铅指令政策的实施，这使得铅的使用受到了极大地限制。同时，由于现代工业的发展，许多领域中对材料的强度和耐磨性提出了更高的要求。故开发低铅并易切削黄铜合金成为了当今摩擦材料行业所面临的重大课题。
由于铅黄铜具有优良的加工性能和切削性，因此铅黄铜合金棒可以达到批量生产，一般铅的含量占合金棒总重量的1％-4％以上。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有铅铜合金棒技术的不足，提供一种鳞片状环保黄铜屑及其制备方法，利用本发明在降低成本的基础上既能满足环保性能的要求的同时，又能保证材料对切削性能及机械物理性能的要求，达到批量生产。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种鳞片状环保黄铜屑，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：铜：55-59％；铝：0.32％-0.4％；铅：200-500ppm；余量为锌。
与传统的铅黄铜屑相比，本发明中的环保黄铜屑降低了铅的含量，并加入了适量的铝，铝能提高黄铜的强度﹑硬度和可塑性，适应摩擦材料工况设计要求。当铝的用量低于0.32％时，黄铜的韧性会降低，合金棒容易粘在刀具上，从而难以达到批量生产；当铝的用量高于0.4％时，黄铜的塑性降低，合金棒容易断裂，难以达到批量生产。因此，优选铝含量占合金棒总重量0.32％-0.4％。
一种鳞片状环保黄铜屑的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以250-300r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
进一步的，步骤(1)中，加热温度为1200-1300℃，保温处理温度为1100-1200℃，保温时间为1-2小时。
进一步的，步骤(3)中，实心毛坯合金棒为正截面边长为30-50mm，长度为600mm的四棱柱形。
进一步的，步骤(4)中，退火温度为100-150℃，退火时间为1-1.5小时。
本发明的有益效果是：
1)降低了合金中铜的含量，从而降低了成本，并能达到规模化生产的效果；
2)降低了合金中铅的含量，并加入适量的铝，在保证批量生产的前提下，达到了环保的效果；
3)本发明在摩擦材料体系中属于中密度原材料，摩擦系数适中，且磨耗小；
4)铜屑形状为鳞片状，有效的增大了接触面积，结合力强，从而达到降低成本等多种优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1：
一种鳞片状环保黄铜屑，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：铜：55％；铝：0.32％；铅：200ppm；余量为锌。
一种鳞片状环保黄铜屑的其制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以250r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
进一步的，步骤(1)中，加热温度为1200℃，保温处理温度为1100℃，保温时间为2小时。
进一步的，步骤(3)中，实心毛坯合金棒为正截面边长为30mm，长度为600mm的四棱柱形。
进一步的，步骤(4)中，退火温度为100，退火时间为1.5小时。
实施例2：
一种鳞片状环保黄铜屑，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：铜：57％；铝：0.36％；铅：350ppm；余量为锌。
一种鳞片状环保黄铜屑的其制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以270r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
进一步的，步骤(1)中，加热温度为1250℃，保温处理温度为1150℃，保温时间为1.5小时。
进一步的，步骤(3)中，实心毛坯合金棒为正截面边长为40mm，长度为600mm的四棱柱形。
进一步的，步骤(4)中，退火温度为130℃，退火时间为1.25小时。
实施例3：
一种鳞片状环保黄铜屑，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：：铜：59％；铝：0.4％；铅：0.005％；余量为锌。
一种鳞片状环保黄铜屑的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以300r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
进一步的，步骤(1)中，加热温度为1300℃，保温处理温度为1200℃，保温时间为1小时。
进一步的，步骤(3)中，实心毛坯合金棒为正截面边长为50mm，长度为600mm的四棱柱形。
进一步的，步骤(4)中，退火温度为150℃，退火时间为1小时。

Claims (4)

1.一种鳞片状环保黄铜屑，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：
铜：55-57％；铝：0.32％-0.4％；铅：200-500ppm；余量为锌；所述黄铜屑的制备方法为：
(1)按照所述配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理，加热温度为1200-1300℃，保温处理温度为1100-1200℃，保温处理时间为1-2小时；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以250-300r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
2.根据权利要求1中所述的一种鳞片状环保黄铜屑的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照权利要求1中的配比将铜、铝、铅和锌置于纯高温电炉内进行加热，待完全熔化后进行保温处理，加热温度为1200-1300℃，保温处理温度为1100-1200℃，保温处理时间为1-2小时；
(2)保温处理后，用光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定的范围之内；
(3)重新升温至1200℃，开启纯高温电炉的振动装置，并采用水平连铸方法铸造成实心毛坯合金棒，并用铜锭铣床对毛坯合金棒进行表面加工；
(4)退火，用箱式退火炉对合金棒进行退火处理，即得环保黄铜合金棒；
(5)将步骤(4)制备的环保黄铜合金棒采用刀片式破碎机以250-300r/min的转速进行破碎，破碎形状为大小不一的鳞片状，即得到鳞片状环保黄铜屑。
3.根据权利要求2中所述的一种鳞片状环保黄铜屑的制备方法，所述步骤(3)中，实心毛坯合金棒为正截面边长为30-50mm，长度为600mm的四棱柱形。
4.根据权利要求2中所述的一种鳞片状环保黄铜屑的制备方法，所述步骤(4)中，退火温度为100-150℃，退火时间为1-1.5小时。
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