CN110952019A - 一种易切削锌白铜及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易切削锌白铜，其重量百分比组成为：Cu:42.5～47.5wt%、Ni:8.0～12.0wt%、Mn:4.0～8.0wt%、Bi:0.05～1.5wt%，余量为Zn和不可避免的杂质。该易切削锌白铜可以加工成棒、线等产品，其制备工艺流程包括：熔铸→挤压→拉伸→中间退火→拉伸→成品前退火→拉伸→成品。该易切削锌白铜利用β相提升合金强度的同时提高切削性能，使Bi在较低的含量情况下达到与铅锌白铜相近的切削性能，该易切削锌白铜的抗拉强度≥550MPa，切削性能达到铅锌白铜C79860的80%以上，能够满足家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材、制笔等行业的需求。

Description

一种易切削锌白铜及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及铜合金及其制备技术领域，具体是一种易切削锌白铜及其制备方法和应用，其应用包括家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材、制笔等行业。

背景技术

锌白铜的外观呈银白色，具有中等的强度，良好的弹性及优异的耐蚀性能，易于冷热加工，被广泛应用于装饰材料、电子电器接插件和仪表零件等领域。在某些要求零件结构精细、尺寸精度高、加工速率快的领域，普通锌白铜难以满足零件车削或钻削加工的需求，如笔头行业等。

目前，市场上切削性能较为优异的锌白铜合金主要为含Pb的锌白铜，如C79200、C79820、C79860等。Pb的熔点低，与Cu、Ni、Zn等元素几乎不固溶，在Cu-Ni-Zn基体上添加Pb元素后，Pb以质点的形式分布于基体中。切削时，Pb质点由于刀具摩擦产生的热量而软化或熔化，阻断基体材料的连续性，产生“切口效应”，从而起到断屑作用。同时，Pb质点还能起到润滑和降低切削温度的作用，从而提高切削速度，使工件获得光滑的加工表面，提高产品的品质，适合各种不同形状类型零件的机加工。

由于Pb主要以质点的形式存在于锌白铜体系合金中，在高温时会气化进入大气，对环境造成污染。尤其是当含Pb锌白铜制作成与人体直接接触的零件，如镜架、笔头等，长期接触会影响到人体的健康。随着人们对生态环境、生活质量的重视，环境保护意识不断增强，含铅量高的铜合金的应用受到环保政策的限制。

针对市场对易切削锌白铜合金的需求，国内外铜合金制造企业开展了一系列关于易切削锌白铜合金的开发工作，并获得了一定的成果。CN103502488A公开了一种Cu-Ni-Mn-Zn合金，其通过调整合金元素含量及热处理工艺控制α相和β相比例，再则利用合金形成的沉淀物实现合金切削性能的优化；CN105209653A公开了一种易切削耐磨的铜锌合金，其同样采用控制α相和β相比例以及形成的铁-镍-锰的硅化物以实现切削性能的改善；CN108350552A公开了一种铜镍锌合金，通过镍、铁等元素与硅形成球形或椭球型硅化物，实现合金性能及切削性能的提升。然而实践发现，通过添加某些元素提高锌白铜组织中β相比例或通过元素之间形成沉淀物来实现合金的易切削性能，在一定程度上，虽可改善锌白铜合金材料的车削及钻削性能，但在对小型零件的加工成型时仍然存在局限性，主要表现为小孔钻屑后排屑不畅，堵刀、断刀等问题，切削性能与含铅锌白铜相比仍存在明显差距。因此，开发一种同时适用小型零部件机械加工的易切削锌白铜变得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种易切削锌白铜及其制备方法和应用，该锌白铜抗拉强度≥550MPa，切削性能达到铅锌白铜C79860的80％以上，能够满足家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材、制笔等行业的需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种易切削锌白铜，其重量百分比组成为：Cu:42.5～47.5wt％、Ni:8.0～12.0wt％、Mn:4.0～8.0wt％、Bi:0.05～1.5wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。

本发明易切削锌白铜中，Ni是主添加元素之一，在铜中可无限互溶，具有固溶强化作用。当合金中存在Si、P、Al等元素时，可与Ni形成沉淀物，具有提升合金强度和切削性能的效果。此外，Ni还具有提升合金耐蚀性能的作用，其添加量决定了合金耐蚀性能的强弱。本发明锌白铜中Ni含量控制在8.0～12.0wt％，一方面若Ni含量低于8.0wt％，则合金的耐蚀性能减弱，颜色会逐渐由银白色变成微淡黄色；另一方面，若Ni含量大于12.0wt％，由于Ni的锌当量系数为负值，合金的α相区会扩大，合金的冷变形性能提升，但若此时合金中Bi存在一定量的偏聚，合金退火易出现开裂现象。加上Ni是高价格元素，含量过多会增加合金的原材料成本。本发明锌白铜中Ni含量优选9.0～11.0wt％。

Mn在本发明锌白铜中具有较大的固溶度，也具有固溶强化作用，且Mn在合金熔炼过程中有脱氧的效果，并能提升合金的耐磨性能，以及改善合金的冷、热加工性能。Mn的添加量增加可使合金的颜色向着银白色转变，但Mn的锌当量系数为正值，Mn含量的增加会减小合金的α相区，增加合金的β相区。β相与α相相比易腐蚀，含量过高会影响合金的耐蚀性能，并降低合金的冷加工性能。而Mn含量低对合金的热挤压变形不利，存在挤压开裂的风险，退火过程的开裂倾向也增大，合金的耐磨性能减弱。因此，本发明锌白铜中Mn含量控制在4.0～8.0wt％，优选5.0～7.0wt％。

Bi的添加对合金的切削或钻削性能具有改善作用。Bi几乎不固溶于铜，在270℃时与铜形成共晶体，Bi主要呈薄膜形态分布于合金晶界上。Bi的熔点较低，当合金切削或钻削时，刀具与材料之间的作用产生的热量，可使接触部位的Bi快速软化甚至使其呈液态，从而起到断屑的作用。由于Bi主要以薄膜形态分布于晶界上，因此合金中Bi的含量不宜过高，一方面过高的Bi元素会降低合金的冷、热加工性能，另一方面，含Bi量高会增加合金退火开裂的倾向。因此本发明锌白铜中Bi含量控制在0.05～1.5wt％，优选0.1～1.2wt％，进一步优选0.2～0.8wt％。

作为优选，该锌白铜的重量百分比组成中，Cu、Zn、Mn和Ni的重量百分比含量满足：0.30≤(Zn+0.5Mn-1.5Ni)/(Cu+Zn+0.5Mn-1.5Ni)≤0.44。

下文将(Zn+0.5Mn-1.5Ni)/(Cu+Zn+0.5Mn-1.5Ni)记为X。本发明锌白铜中Cu、Ni、Zn、Mn元素含量变化及热处理工艺会影响合金微观组织中的相比例，为使合金具有良好的切削性能，本发明锌白铜合金将β相比例控制在10～60％，优选15～45％。当合金中X＜0.30时，合金组织以α相为主，在该成分含量下，合金通过热处理难于获得足够量的β相，甚至无β相。当合金中X＞0.44时，合金相组成主要为α相和β相。X值过大时，甚至出现γ相。γ相属于硬脆相，不利于塑性加工变形。本发明锌白铜控制X值的变化范围在0.30～0.44之间，是为保证本发明合金在施加适当的热处理工艺后，既可获得良好的冷变形能力，又可获得足够比例的β相以提升切削性能，本发明X值的控制范围进一步优选0.32～0.40。

Ni的锌当量系数为负值，其添加量的增加会扩大α相区，合金中α相越多，合金的冷加工性能越好，但同时合金冷加工后的应力也越大。当合金中的Bi含量不满足上述关系式时，合金在一次或多次拉伸退火过程中纵裂概率大，尤其是在热挤压线坯第二道及之后的拉伸退火。这种开裂与应力释放速率及Bi的含量和分布情况密切相关。拉伸变形后的合金在退火过程中，残余应力会逐渐释放，当应力释放速率过大时，单位时间的释放应力大。Bi在晶界分布会减弱晶界的结合力，且分布越密集，晶界的结合力将越小。当应力的释放力超过晶界的结合力时，材料出现沿晶界开裂。因此，作为优选，本发明控制该锌白铜的重量百分比组成中，Ni和Bi的重量百分比含量满足：9≤100(Ni+10Bi)≤23，优选11≤100(Ni+10Bi)≤20。

进一步地，该锌白铜横截面的微观组织中单个Bi颗粒的平均面积小于100μm²，优选不超过60μm²。一方面若Bi颗粒聚集面积大，晶界脆性大，影响合金的冷、热加工变形，虽然大面积的Bi颗粒有利于断屑，但由于Bi的总含量一定，因而，这意味着Bi的弥散程度减小，合金切削性能的不均匀性趋势增加；另一方面，在退火过程中，由于Bi的表面张力小，Bi的聚集对退火过程中的应力释放较为敏感，极易以Bi聚集区为裂纹源而发生沿晶开裂。

作为优选，该锌白铜横截面的微观组织中α相的平均晶粒尺寸小于90μm，β相的面积含量为10～60％。本发明锌白铜横截面的微观组织中α相的平均晶粒尺寸控制在90μm以下，α相平均晶粒尺寸越大，晶粒变形过程中的协调性越差，合金不均匀性变形概率增加，降低合金终端的加工成型性能。为获得更为优异的成型性能，本发明锌白铜α相平均晶粒尺寸控制进一步优选5～70μm。

作为优选，该锌白铜的重量百分比组成中还包括以下元素中的至少一种：Co:0.005～2.0wt％、Pb:0.0001～0.2wt％、Te:0.005～1.0wt％、S:0.001～0.2wt％、Se:0.001～0.2wt％、Ca:0.005～0.2wt％、Sb:0.005～1.0wt％、Si:0.005～2.0wt％、P:0.001～0.5wt％、Al:0.005～1.0wt％、Fe:0.005～2.0wt％、Mg:0.005～2.0wt％、B:0.0001～0.2wt％、As:0.0001～0.2wt％、Sn:0.005～2.0wt％、Cr:0.005～1.0wt％、Zr:0.001～0.3wt％、Ti:0.001～0.3wt％、混合稀土:0.0001～0.2wt％。

本发明锌白铜中添加Co元素与Ni协同作用，能够进一步提高合金的强度和抗应力腐蚀开裂性能。但Co属于高价格金属，加入量过多会显著增加合金的原材料成本。因此，本发明锌白铜中将可选的Co元素含量控制在0.005～2.0wt％。

Pb主要以质点的形式存在于锌白铜体系合金中，能起到润滑和降低切削温度的作用，可以提高切削速度，但在高温时会气化进入大气对环境造成污染。因此作为有害物质需要严格限制。故本发明锌白铜中Pb含量控制在0.0001～0.2wt％，优选0.0001～0.09wt％。

Te几乎不溶于铜中，能够与铜形成脆性化合物Cu₂Te，弥散分布在基体晶间和晶内，且形成的Cu₂Te第二相与铅、铋质点相似，硬度不高，断屑效果明显，从而可提高锌白铜的切削性能。本发明锌白铜中可选的Te元素含量控制在0.005～1.0wt％，优选0.005～0.6wt％。

本发明锌白铜中S、Se与Cu发生共晶反应，分别生成Cu₂S、Cu₂Se。Cu₂S、Cu₂Se对锌白铜的切削性能有益，其原理与Te提升切削性能的原理相似。本发明锌白铜中可选的S和Se元素含量均控制在0.001～0.2wt％，优选0.005～0.2wt％。

本发明锌白铜中添加的Ca具有改善合金切削或钻削性能的效果。钙几乎不固溶于铜，以Ca质点的形式分布于基体中。但Ca元素活泼性高，熔炼时极易烧损，含量过高易导致熔体粘度增大，合金浇铸困难。本发明锌白铜可选的Ca含量大于0.2wt％时，挤压热加工时易出现碎裂，冷变形过程中的横裂纹也较容易萌发。因此本发明锌白铜中可选的Ca元素含量控制在0.005～0.2wt％。

Sb与Bi类似，本身性脆。但与Bi不同的是，Sb部分固溶于铜，并与Cu形成脆性的金属间化合物，改善合金的切削性能，含量过高会增加刀具的磨损。故本发明锌白铜中可选的Sb元素含量控制在0.005～1.0wt％，优选0.005～0.5wt％。

Si在铜合金中锌当量系数为较大的正值，有扩大合金的β相区的作用，可提升合金的切削性能。Si与Ni生成NiSi化合物，具有提升合金强度的作用，Si含量高虽有利于增加β相，提升合金切削性能，但其同时会增加NiSi化合物含量，进而增加刀具工作时的磨损。本发明锌白铜中可选的Si元素含量控制在0.005～2.0wt％，优选0.005～0.5wt％。

P具有脱氧和细化晶粒的作用，可与Cu形成Cu₃P，改善合金的切削性能；P也可与Ni可形成NiP相，提升合金的强度。当P含量超过0.5wt％时，合金在高温挤压时开裂倾向增大。本发明锌白铜可选的P元素含量控制在0.001～0.5wt％，优选0.001～0.2wt％。

Al与Ni形成NiAl化合物，提升合金强度。Al的锌当量系数为正值，可扩大合金的β相相区，Al可在合金表面形成一层致密的保护膜Al₂O₃，具有提高合金耐腐蚀性能的作用。本发明锌白铜可选的Al元素含量控制在0.005～1.0wt％，优选0.005～0.5wt％。

Fe具有细化合金晶粒的作用，可与P形成FeP化合物，或者以单质铁的形式存在，提升合金的力学性能，当铜合金中存在大量的单质Fe颗粒时，合金的耐腐蚀性能减弱。因此本发明锌白铜可选的Fe元素含量控制在0.005～2.0wt％，优选0.005～1.0wt％。

Mg微固溶于Cu，在铜合金α相和β相中固溶均较微量，固溶强化效果不明显。Mg可与Cu形成脆性的CuMg金属间化合物，分布于晶内和晶界上，该特性有助于车削过程的断屑，从而改善合金的切削性能。本发明锌白铜可选的Mg元素含量控制在0.005～2.0wt％，优选0.005～1.0wt％。

As可改善合金的脱锌问题，提升合金的耐腐蚀性能，但含量过高会影响合金的加工性能。B具有与As相似的作用，另外B具有细化晶粒的作用。本发明锌白铜可选的As元素含量控制在0.0001～0.2wt％，B元素含量控制在0.0001～0.2wt％。

Sn可以提高合金的力学性能和抗腐蚀性能，微量的Sn可改变Bi的分布，但由于Sn熔点较低，Sn含量过多反而会增加合金退火开裂的倾向，在Sn含量添加大于2.0wt％时尤为明显。因此，本发明锌白铜可选的Sn元素含量控制在0.005～2.0wt％，优选0.005～1.0wt％。

Cr可提升合金的耐腐蚀性能，在锌白铜中可形成单质Cr相，提升强度和切削性能，本发明锌白铜可选的Cr元素含量控制在0.005～1.0wt％，优选0.005～0.6wt％。

Zr具有细化晶粒的作用，在热处理过程中有时效强化作用，通过形成Cu₅Zr、Cu₃Zr实现强度提升，并能改善合金的切削性能。本发明锌白铜可选的Zr元素含量控制在0.001～0.3wt％，优选0.001～0.1wt％。

Ti与Zr相似，具有细化晶粒的作用，本发明锌白铜可选的Ti元素含量控制在0.001～0.3wt％，优选0.001～0.1wt％。

稀土元素不固溶于铜，可净化熔体，细化合金铸态的晶粒，提高合金的力学性能，同时稀土可以影响Bi在合金中的润湿效应，从而改善Bi的分布形态，减少铋在晶界处偏聚。稀土元素含量在本发明锌白铜中控制在0.0001～0.2wt％。

作为优选，该锌白铜的抗拉强度≥550MPa，切削性能为C79860的80％以上。

本发明易切削锌白铜的制备方法，其制备工艺流程包括：熔铸→挤压→拉伸→中间退火→拉伸→成品前退火→拉伸→成品。作为优选，所述的中间退火过程为：首先以小于15℃/min的升温速率升温至100～350℃，保温5～240min，然后以小于15℃/min的升温速率升温至500～720℃，保温1～24h，

本发明锌白铜可以根据不同的应用需求加工成棒材、线材等。以棒材为例，本发明锌白铜的制备过程为：

工艺1：熔铸→挤压→酸洗→拉伸(刨皮)→中间退火→酸洗→拉伸→成品前退火→酸洗→拉伸→成品。

工艺2：熔铸→轧制→中间退火→酸洗→拉伸(刨皮)→成品前退火→酸洗→拉伸→成品。

根据试样规格需要，可适当增加拉伸和退火次数。

(1)熔铸：本发明合金熔铸可采用半连铸或全连铸，铸造温度1000～1200℃，优选1020～1120℃，由于合金中Zn含量较高，因此铸造温度超过1200℃易造成Zn大量挥发以及铸态组织粗大等问题，此外铸造温度高会提高气体在熔体中的溶解度，熔体吸气量增加，易造成铸锭中心气孔；铸造温度过低，合金铸锭表面易冷隔，内部中心缩孔和疏松倾向增大。为进一步减少本发明合金铸态的枝晶组织及提升Bi等元素分布的均匀性，结晶器上可配备电磁搅拌设备，电磁搅拌可促使结晶器内的熔体交换，进而减小外表面与中心部位熔体的温差，熔体由外至内的温度梯度减小，此时合金铸态组织主要以等轴晶为主；此外，电磁搅拌可破碎初步完成凝固的枝晶组织，实现组织的细化。

(2)挤压：本发明合金属于两相合金，其具有良好的热加工性能。采用挤压开坯的方式可使合金具有更致密，更均匀的组织。为获得良好的α/β相比例，挤压温度选择650～820℃，优选700～780℃，挤压温度高，合金组织中的β相增加，合金具有较好的高温塑性，挤压力减小，但实际应用中，如果合金挤压温度高，那么合金挤压坯的温度也越高，此时挤压坯中将保留大量的β相。合金在后期进行拉伸或轧制变形时，β相含量越高，材料的脆性越大，拉伸或轧制道次变形量将减小。此外，在冷变形过程中极易出现撵头碎裂和拉伸脆断的问题，另挤压温度高，尤其当其接近合金的固液两相区时，由于合金中Bi的存在易出现挤压开裂的问题，因此将挤压温度控制在820℃以下。挤压温度低，合金中β相的含量少，加上合金变形过程中发生动态再结晶的驱动力小，合金挤压时的挤压大，当温度低于650℃时，容易出现挤压困难，挤压终了甚至可能出现“闷锭”现象。

(3)拉伸：合金两次退火之间的总变形量不超过70％，拉伸道次变形量控制在10-40％。其主要与材料中β相含量及塑性变形均匀性有关。当合金组织中β相较高时，合金拉伸过程由于受拉应力的作用，合金极易在大加工率下萌发横裂纹，甚至出现脆断现象。β相含量大于55％时，道次加工率控制在10～30％，道次加工率过小，棒、线表层和芯部变形不均匀，易增加合金内部的残余应力。当β相含量较低时，可以增加拉伸的道次加工量，道次加工率控制在15～40％，以避免组织变形不均匀，并可提升生产效率。

(4)中间退火：合金拉伸变形后的中间退火主要有两个目的，一是主要为了使合金软化，以便后续的再次拉伸变形；二是促使晶界上的Bi向晶内扩散。对于本发明合金而言，退火温度选择500～720℃，保温时间0.5～12h，退火温度低于500℃，合金软化速率慢，无法快速降低位错的密度，降低了退火效率；温度高于720℃，合金软化速度快，但在此退火过程中β相含量会有所增加，β相硬度较高，冷加工变形塑性比α较差，退火后的材料由于含有大量的β相而使后续拉伸道次加工量减小。此外，高温退火虽然可使晶界上的部分Bi向晶粒内扩散，但其同时使合金的晶粒粗大。为获得良好的退火组织，本合金退火温度优选600～680℃。本发明合金退火过程中最易出现的问题是开裂，一方面与Bi的分布及颗粒大小有关，另一方面材料退火过程中的应力释放速率对其也存在影响。对于普通白铜而言，应力释放的速度对合金开裂影响不显著，但当合金存在大颗粒Bi或Bi偏聚之后，合金的应力释放速率的增加，会增加退火的开裂倾向。因此，本发明合金需要严格控制退火制度，退火的升温速率小于15℃/min，优选小于10℃/min。升温速率快，易导致合金前期的应力释放速率快，合金的退火开裂的倾向增大。本发明合金为避免退火开裂，进一步可采用阶梯退火的方式，即：首先以小于15℃/min的升温速率升温至100～350℃，保温5～240min，然后以小于15℃/min的升温速率升温至500～720℃，保温1～24h。在100～350℃的低温区保温5～240min，优选150～300℃，以在此退火区间去除一部分应力，进而减小后续升温时的应力释放量及释放速率。

(5)成品前退火：本发明合金成品退火可采用与中间退火相同的工艺，该阶段的退火工艺决定合金最终的相比例情况，β相含量的增加，有利于增加合金的切削性能。在某些应用领域要求合金同时具有良好的切削性能和塑性变形性能时，合金需要对β相含量进行控制，如笔头领域，在笔尖的钢珠端存在缩口变形工序，以防止钢珠脱落。β相含量过高，存在缩口变形开裂的风险。

上述易切削锌白铜可应用于家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材及制笔行业等。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)通过调控Cu，Ni，Mn，Zn含量关系以使合金在具有良好冷加工变形的基础上，通过适当的热处理工艺获得足够数量的β相，通过调控Ni和Bi的含量关系以使合金具有良好切削性能的同时，大幅减低合金拉伸退火开裂的倾向。

(2)利用β相提升合金强度的同时提高切削性能，使Bi在较低的含量情况下达到与铅锌白铜相近的切削性能。

(3)抗拉强度≥550MPa，切削性能达到C79860切削性能80％以上。

(4)本发明合金实现了优异的切削性能，适用于各种高精度零部件的高速机械加工。

(5)本发明合金可以加工成棒、线等产品，适用于家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材、制笔等行业。

附图说明

图1为示出实施例11的易切削锌白铜中Bi元素分布的电子显微组织照片；

图2为示出实施例11的易切削锌白铜中β相分布的电子显微组织照片。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

根据表1实施例1～30中锌白铜及比较例1～3的成份进行配料，原料采用全新料，亦可采用新料搭配旧料的方式。熔炼时熔炼炉温度控制在1120℃左右，熔炼完成后进行成分测试，根据成分结果补偿或冲淡，成分合格后倒入保温炉。当保温炉温度恒定在1060℃时，进行全连铸，铸锭规格

铸锭锯切成400mm长。铸锭挤压温度750℃，保温时间1h，挤压规格

挤压后采用四次拉伸和退火工艺。一次拉伸(刨皮)采用一道次拉伸，拉伸工艺：

拉伸

刨皮至

一次退火采用罩式炉退火，退火温度600℃，保温时间5h。二次拉伸采用一道次拉伸，拉伸工艺：

拉伸

刨皮至

二次退火采用罩式炉退火，退火温度600℃，保温时间5h。三次拉伸采用一道次拉伸，拉伸工艺：

拉伸

三次退火采用罩式炉退火，退火温度600℃，保温时间5h。四次拉伸采用一道次拉伸，拉伸工艺：

拉伸

四次退火采用罩式炉退火，退火温度600℃，保温时间5h。成品拉伸：拉伸采用一道次拉伸，拉伸工艺：

拉伸

按相关国家及行业标准规定方法检测本发明实施例1～30及比较例1～3锌白铜棒材的抗拉强度、切削性能，试验结果见表1。其中，室温拉伸试验按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》在电子万能力学性能试验机上进行。

在相同的机械加工条件下，采用切削力实验仪测得各实施例合金的切削力，并由此计算出各实施例合金相对于铅锌白铜C79860的切削性指数，假设其切削性是100％。结果见表1。

并对实施例1～30中锌白铜成品的微观组织结构进行分析，结果如表1所示。

图1为示出实施例11的易切削锌白铜中Bi元素分布的电子显微组织照片；图2为示出实施例11的易切削锌白铜中β相分布的电子显微组织照片。图1中白色小颗粒为Bi元素颗粒，图2中深色相为β相。

其中比较例1成分符合铅锌白铜C79860标准牌号，比较例2符合本发明成分范围，但不含铋；比较例3在本发明合金成分含量范围外。

上述实施例性能测试证明，与C79860以及本发明合金成分以外的对比合金相比，本发明合金具有优异的切削性能、强度及综合性能。

Claims (10)

1.一种易切削锌白铜，其特征在于，其重量百分比组成为：Cu:42.5～47.5wt%、Ni:8.0～12.0wt%、Mn:4.0～8.0wt%、Bi:0.05～1.5wt%，余量为Zn和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜的重量百分比组成中，Cu、Zn、Mn和Ni的重量百分比含量满足：0.30≤(Zn+0.5Mn-1.5Ni)/(Cu+Zn+0.5Mn-1.5Ni)≤0.44。

3.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜的重量百分比组成中，Ni和Bi的重量百分比含量满足：9≤100(Ni+10Bi)≤23。

4.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜横截面的微观组织中单个Bi颗粒的平均面积小于100μm²。

5.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜横截面的微观组织中α相的平均晶粒尺寸小于90μm，β相的面积含量为10～60%。

6.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜的重量百分比组成中还包括以下元素中的至少一种：Co:0.005～2.0wt%、Pb:0.0001～0.2wt%、Te:0.005～1.0wt%、S:0.001～0.2wt%、Se:0.001～0.2wt%、Ca:0.005～0.2wt%、Sb:0.005～1.0wt%、Si:0.005～2.0wt%、P:0.001～0.5wt%、Al:0.005～1.0wt%、Fe:0.005～2.0wt%、Mg:0.005～2.0wt%、B:0.0001～0.2wt%、As:0.0001～0.2wt%、Sn:0.005～2.0wt%、Cr:0.005～1.0wt%、Zr:0.001～0.3wt%、Ti:0.001～0.3wt%、混合稀土: 0.0001～0.2wt%。

7.根据权利要求1所述的一种易切削锌白铜，其特征在于，该锌白铜的抗拉强度≥550MPa，切削性能为C79860的80%以上。

8.权利要求1～7中任一项所述的易切削锌白铜的制备方法，其特征在于，其制备工艺流程包括：熔铸→挤压→拉伸→中间退火→拉伸→成品前退火→拉伸→成品。

9.根据权利要求8所述的易切削锌白铜的制备方法，其特征在于，所述的中间退火过程为：首先以小于15℃/min的升温速率升温至100～350℃，保温5～240min，然后以小于15℃/min的升温速率升温至500～720℃，保温1～24h。

10.权利要求1～7中任一项所述的易切削锌白铜在家用电器、通讯设备、医用设备、检测和控制仪器、运动器材及制笔行业中的应用。

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