CN115305381A - 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺 - Google Patents

一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN115305381A
CN115305381A CN202110520940.3A CN202110520940A CN115305381A CN 115305381 A CN115305381 A CN 115305381A CN 202110520940 A CN202110520940 A CN 202110520940A CN 115305381 A CN115305381 A CN 115305381A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight percent
lead
brass
powder
free
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110520940.3A
Other languages
English (en)
Inventor
黄劲松
刘卫平
杨扬
傅清波
刘国文
封治国
金鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Terry New Materials Co ltd
Zhuzhou Smelter Group Co Ltd
Original Assignee
Hunan Terry New Materials Co ltd
Zhuzhou Smelter Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Terry New Materials Co ltd, Zhuzhou Smelter Group Co Ltd filed Critical Hunan Terry New Materials Co ltd
Priority to CN202110520940.3A priority Critical patent/CN115305381A/zh
Publication of CN115305381A publication Critical patent/CN115305381A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C32/00Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0089Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with other, not previously mentioned inorganic compounds as the main non-metallic constituent, e.g. sulfides, glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺,该无铅易切削黄铜合金由以下成分组成:铜52.0‑73.0wt%,铝0.9‑1.3wt%,锡0.5‑0.9wt%,锰2.4‑4.7wt%,铁0.18‑0.21wt%,磷0.04‑0.11wt%,硫0.10‑0.21wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。本发明的黄铜合金成分中不含铅,对环境友好,适合于大规模批量生产,生产加工成本低。

Description

一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺,属于金属材料制备领域。
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机加工,因此含铅黄铜一度被世界公认为重要的基础材料而广泛应用到民用供水系统的铸件及其配件、电子、汽车及机械制造等领域。铅在黄铜熔体中的溶解度很大,而在铜中的固溶度几乎为零,故在铅黄铜熔体凝固时,铅会沉淀而形成弥散而微细的铅颗粒。铅有较脆而不硬的特点,另一方面,铅的熔点只有327.5℃,当对铅黄铜进行切削加工时产生的升温会使铅颗粒更软,当铅黄铜被切削时,这些弥散的软铅颗粒相当于在黄铜中的一个空洞,成为应力集中源,产生所谓的“切口效应”,从而导致切屑易于在此断裂。另外,在刀头与切屑的接触局部因切削加工受热而瞬间熔化,有助于改变切屑的形状,并起到润滑刀具的作用,可以使刀头磨损减少到最低。因此,铅在易切削黄铜材料的切削加工过程中起着碎裂切屑、减少粘结和焊合以及提高切削速度的作用,可大大提高切削加工的效率,并增加刀具的使用寿命。铅在易切削铅黄铜中的存在状态对其切削性能有决定性的作用,但在另一方面,其存在状态对铅黄铜的使用性能却不利。铅黄铜零配件报废之后,很多小件被作为垃圾遗弃,只有少量被回收利用。废弃的铅黄铜与土壤接触,其所含的铅在雨水及大气的长期作用下,进入土壤,从而污染土壤及水源。废弃铅黄铜被当作垃圾焚烧时,铅蒸气散发于大气之中,对人体产生极大危害,因而其应用日益受到严格的限制。铅即不固溶于铜,也不与铜形成金属间化合物,而是以单质的颗粒形式存在于晶界。在饮用水中的杂质及有机酸等的作用下含铅铜合金中的铅以离子的形式缓慢析出,现有的含铅铜合金很难满足环保法令的要求。为了降低铅的有害作用,科研人员就饮用水对黄铜的腐蚀机理及添加元素对黄铜的腐蚀性影响进行了系统的研究,并采取了多种措施,如添加锡、镍等合金元素来提高铅黄铜的耐蚀性能,或将可溶性的铅去除然后在除铅的表面再覆盖铬等金属或采取其它的方法抑制铅的浸出等。由于黄铜中始终存在着铅,所以这些方法无法从根本上消除铅的有害作用。
无论从国内外的环保法律法规,还是从技术经济的角度出发,对铅黄铜再进行修修补补的改进已无价值,唯有开发代铅的新型黄铜。人们对金属、合金、化合物的研究有一个长期积累的过程,对其特性的认识已相当丰富。铋、锑、镁、磷、硫等元素加入到黄铜中对切削性能的改善已取得共识,国内外都有大量的专利公开,如:无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法,CN02121991.5;无铅易切削黄铜合金,CN200310109162.0;生态环保新型无铅易切削低锑铋黄铜合金及其制造方法,CN200510050425.4;无铅铜合金,CN200610005689.2;一种无铅的易切削镁铋黄铜合金,CN200710098481.4;一种无铅易切削镁硅黄铜CN200910042723.7;一种铸造无铅易切削黄铜CN200910044315.5。必须指出的是,与易切削铅黄铜相比,目前所有的无铅易切削黄铜的切削性能均不理想,同时还存在着加工性能及使用性能有不同程度下降的现象。尤其在黄铜小型零配件、异型件的加工上,远不能满足科研、生产实践对其铸造、切削加工等性能的要求。当前迫切需要一种新型的黄铜材料来满足黄铜小型件、异型件的加工需求。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种综合性能优良的无铅易切削黄铜合金;本发明的目的之二在于提供一种无铅易切削黄铜合金的制造工艺。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种无铅易切削黄铜合金,由以下成分组成:铜52.0-73.0wt%,铝0.9-1.3wt%,锡0.5-0.9wt%,锰2.4-4.7wt%,铁0.18-0.21wt%,磷0.04-0.11wt%,硫0.10-0.21wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
进一步地,所述无铅易切削黄铜合金由以下成分组成:铜54.0-70.0wt%,铝1.0-1.2wt%,锡0.6-0.8wt%,锰2.6-4.5wt%,铁0.19-0.20wt%,磷0.05-0.10wt%,硫0.12-0.19wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
进一步地,所述无铅易切削黄铜合金由以下成分组成:铜56.0-68.0wt%,铝1.1-1.2wt%,锡0.65-0.75wt%,锰2.8-4.2wt%,铁0.19-0.195wt%,磷0.06-0.09wt%,硫0.14-0.17wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
一种无铅易切削黄铜合金的制造方法,包括如下步骤:
S1、提供原料粉末;
其中,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的含量为0.28-0.58wt%,粘结剂的含量为0.6-0.8wt%,增塑剂的含量为0.02-0.03wt%,余量为黄铜粉末;
所述黄铜粉末由以下成分组成:铜53.5-70wt%,铝1.0-1.2wt%,锡0.6-0.8wt%,锰0.5-2.4wt%,磷0.05-0.1wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%;
S2、对所述原料粉末进行球磨处理后,压制成型,获得压坯;
其中,球磨时,球料质量比为8-12:1,球磨时间为5-7h;
S3、将S2获得的压坯置于保护气氛条件下,升温至840-860℃,保温40-80min后,冷却至室温,获得无铅易切削黄铜合金成品。
进一步地,S1中,所述增塑剂为机油。
进一步地,S1中,硫化亚铁粉末的粒度≤74μm。
进一步地,S1中,黄铜粉末的粒度≤74μm。
进一步地,S1中,所述粘结剂为硬脂酸锌。
进一步地,S2中,球磨时,球料质量比为9-11:1,球磨时间为5.5-6.5h。
可选地,球磨在V型混料机中或行星式球磨架中进行。
进一步地,S3中,控制升温至目标温度的时间为2-5h。
进一步地,所述保护气氛为氢气气氛。
进一步地,S3中,烧结完成后,通水冷却。
本发明可有效解决铅黄铜污染环境的问题,为电子器件、水暖卫浴、钟表等领域的小型结构件提供一种低成本的无铅易切削黄铜合金及其制造方法。
以下对本发明的原理进一步试解释如下:
铝显著缩小α相区,铝含量高时,会出现γ相,提高合金的强度与硬度,但大幅度降低塑性。在铝黄铜中,铝的表面离子化倾向比锌的大,优先形成致密而坚固的氧化铝膜,可防止合金的进一步氧化。铝在黄铜中通过提高其流动性来提高其铸造性能,但铝对提高黄铜的脱锌能力不利。铝的价格便宜,能降低黄铜的成本。本发明中,铝含量控制在0.9-1.3wt%,能达到使黄铜的强度、硬度与塑性、抗脱锌能力以至成本之间的平衡。
锡的作用主要有固溶强化、提高合金的抗脱锌腐蚀性能,少量锡还可使合金中形成的γ相弥散均匀分布而降低γ相对塑性的不良影响,进而改善切削性能和塑性。本发明的黄铜合金中锡含量控制在0.5-0.9wt%范围内,更高的锡含量会增加黄铜成本。
磷作为主要合金元素之一,其作用是脱氧,改善合金的铸造性能和焊接性能,减少有益元素硅、锡和镁的氧化损失,细化黄铜的晶粒。普通黄铜中磷的含量大于0.05wt%,可形成金属间化合物Cu3P,有利于改善合金的切削性能,但同时降低合金的塑性,低压铸造时合金热裂倾向增大。在本发明的黄铜合金中,磷添加量控制在0.04-0.11wt%范围内。
锰虽是一个缩小α相区的元素,但其作用不明显,对黄铜组织的影响也不大。锰对黄铜有固溶强化作用,并能大大增强黄铜对海水、氯化物和过热蒸汽的抗腐蚀性能。锰黄铜有相当好的加工性能。添加锰可提高合金的耐蚀性能,并利用锰对黄铜的固溶强化作用。本发明中主要是利用锰与硫的亲和力远大于锰与硫的亲和力,在烧结的过程中生成硫化锰,大幅提高铜合金的切削加工性能。
粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,特别是对小件、异型的产品。粉末冶金制品中往往会留下一定的孔隙,而且其孔隙率在适当的工艺条件下可以控制。在易切削加工黄铜中保留一定的孔隙度对力学性能影响不大,但对其加工性能却产生有利的影响,优化粉末冶金易切削黄铜中的孔隙率有重要的实际意义。当对黄铜进行切削加工时,切屑就会在孔洞处断开。所以孔隙的存在对提高切削性能是非常有利的。但是如果孔隙过多,则使黄铜的力学性能大幅度降低,而对切削性能的提高作用并不明显。烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。液相烧结的具有以下优点:1)加快烧结速度(1)液相的形成加快了原子迁移速度,(2)在无外压的情况下,毛细管力的作用加快坯体的收缩,(3)液相的存在降低颗粒间的摩擦,有利于颗粒重排列。2)晶粒尺寸可以通过调节液相烧结工艺参数加以控制,便于优化显微结构和性能。3)可制得全致密的P/M材料或制品,延伸率高。4)粉末颗粒的尖角处优先溶于液相,易于获得有效的颗粒间填充。
本发明提高黄铜的切削加工性能主要有以下二种机制:一是颗粒细小且较脆、较软的硫化锰,在合金中有断屑作用。当对黄铜进行切削加工,在切削刀具的作用下,切屑在硫化锰处就相当于碰到一个孔洞,在此处会断开。由于硫化锰为烧结过程中原位反应生成,具有颗粒细小、界面纯净而结合强度高,既能显著提高切削性能,又不影响力学性能。二是粉末冶金制品中适量的孔隙对切削加工极为有利,微孔在黄铜制品的切削加工过程中能起到断屑作用。可以说微孔比其它所有颗粒的断屑作用都要好得多,切屑在此处受到的阻力几乎为零。本发明正是在这二种断屑机制的综合作用下,切削性能得到大幅度的提高。
分别取试样测试黄铜的布氏硬度、切削性能和孔隙率。
切削加工时将所有的切屑收集起来,然后将切屑过30目筛,称取所有切屑的质量和筛下细屑的质量,计算细屑百分比。用阿基米德排水法测定黄铜的密度,然后根据理论密度与实测密度,计算黄铜的孔隙率。
本发明至少具有如下优点:
1)实现了易切削黄铜的无铅化,黄铜成分中不含铅,对环境友好。
2)黄铜的热加工性能良好,能进行红冲加工。黄铜有良好的切削加工性能。
3)生产工艺简单可靠,粉末冶金法适合于大规模批量生产,生产加工成本低。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)54.0%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.7%,锰(Mn)2.4%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.3%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。采用V型混料器混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间5小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度840℃,烧结时间40分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.3,细屑百分比为23.5%,孔隙率为5.6%,切削性能相当于HPb59-1的77%。
实施例2:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)53.5%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.7%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。采用行星式球磨架混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间2小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度850℃,烧结时间60分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.0,细屑百分比为23.1%,孔隙率为5.5%,切削性能相当于HPb59-1的79%。
实施例3:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)53.5%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.5%,硬脂酸锌的质量分数为0.6%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。采用V型混料机混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间3小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度860℃,烧结时间40分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB92.9,细屑百分比为23.2%,孔隙率为5.5%,切削性能相当于HPb59-1的78%。
实施例4:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)53.5%,铝(Al)1.1%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.5%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。采用行星式球磨架混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间4小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度860℃,烧结时间40分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB94.0,细屑百分比为22.9%,孔隙率为5.7%,切削性能相当于HPb59-1的76%。
实施例5:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)59%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.7%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。采用行星式球磨架混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间5小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度850℃,烧结时间60分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.8,细屑百分比为23.6%,孔隙率为5.3%,切削性能相当于HPb59-1的80%。
实施例6:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)59%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.28%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。采用行星式球磨架混粉,球料比10:1(质量比),球磨前按粉末总质量的10%放入球磨珠,球磨时间为6小时,混粉后立即压制。烧结工艺为:从室温开始加热至烧结温度,加热时间5小时,以便充分去除粘结剂。烧结温度850℃,烧结时间80分钟。烧结气氛为氢气氛。烧结完后快速冷却到室温。实验结果发现,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.9,细屑百分比为23.8%,孔隙率为5.2%,切削性能相当于HPb59-1的82%。
实施例7:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)59%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.5%,硬脂酸锌的质量分数为0.6%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。按实施例6工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB94.1,细屑百分比为23.7%,孔隙率为5.2%,切削性能相当于HPb59-1的81%。
实施例8:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)59%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.3%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例5工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB92.9,细屑百分比为22.9%,孔隙率为5.5%,切削性能相当于HPb59-1的79%。
实施例9:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)65%,铝(Al)1.0%,锡(Sn)0.7%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.5%,硬脂酸锌的质量分数为0.6%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。按实施例1工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.2,细屑百分比为23.1%,孔隙率为5.4%,切削性能相当于HPb59-1的78%。
实施例10:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)65%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.5%,硬脂酸锌的质量分数为0.6%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例5工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.6,细屑百分比为23.5%,孔隙率为5.4%,切削性能相当于HPb59-1的80%。
实施例11:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)65%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例3工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.2,细屑百分比为23.1%,孔隙率为5.4%,切削性能相当于HPb59-1的79%。
实施例12:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)65%,铝(Al)1.0%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.05%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例1工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB92.8,细屑百分比为22.8%,孔隙率为5.6%,切削性能相当于HPb59-1的77%。
实施例13:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)70%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.8%,锰(Mn)0.6%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。按实施例1工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB94.6,细屑百分比为22.1%,孔隙率为5.6%,切削性能相当于HPb59-1的76%。
实施例14:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)70%,铝(Al)1.1%,锡(Sn)0.6%,锰(Mn)0.5%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.3%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例3工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB93.2,细屑百分比为23.3%,孔隙率为5.5%,切削性能相当于HPb59-1的78%。
实施例15:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)70%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.6%,锰(Mn)0.5%,磷(P)0.1%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.4%,硬脂酸锌的质量分数为0.7%,,机油的质量百分数为0.02%,余量为黄铜粉末。按实施例3工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB94.1,细屑百分比为22.8%,孔隙率为5.5%,切削性能相当于HPb59-1的77%。
实施例16:
黄铜粉末的元素及含量组成如下(均为质量分数):铜(Cu)70%,铝(Al)1.2%,锡(Sn)0.6%,锰(Mn)0.5%,磷(P)0.05%,其它元素均为杂质,每种杂质含量不大于0.03%,杂质总量不大于0.5%。配制原料粉末,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的质量分数为0.3%,硬脂酸锌的质量分数为0.8%,,机油的质量百分数为0.03%,余量为黄铜粉末。按实施例1工艺得到黄铜,该烧结无铅易切削黄铜的布氏硬度为HB94.9,细屑百分比为22.1%,孔隙率为5.7%,切削性能相当于HPb59-1的75%。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种无铅易切削黄铜合金,其特征在于,由以下成分组成:铜52.0-73.0wt%,铝0.9-1.3wt%,锡0.5-0.9wt%,锰2.4-4.7wt%,铁0.18-0.21wt%,磷0.04-0.11wt%,硫0.10-0.21wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
2.根据权利要求1所述的无铅易切削黄铜合金,其特征在于,所述无铅易切削黄铜合金由以下成分组成:铜54.0-70.0wt%,铝1.0-1.2wt%,锡0.6-0.8wt%,锰2.6-4.5wt%,铁0.19-0.20wt%,磷0.05-0.10wt%,硫0.12-0.19wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
3.根据权利要求1所述的无铅易切削黄铜合金,其特征在于,所述无铅易切削黄铜合金由以下成分组成:铜56.0-68.0wt%,铝1.1-1.2wt%,锡0.65-0.75wt%,锰2.8-4.2wt%,铁0.19-0.195wt%,磷0.06-0.09wt%,硫0.14-0.17wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;其中,杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%。
4.一种无铅易切削黄铜合金的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、提供原料粉末;
其中,所述原料粉末中,硫化亚铁粉末的含量为0.28-0.58wt%,粘结剂的含量为0.6-0.8wt%,增塑剂的含量为0.02-0.03wt%,余量为黄铜粉末;
所述黄铜粉末由以下成分组成:铜 53.5-70wt%,铝 1.0-1.2wt%,锡 0.6-0.8wt%,锰0.5-2.4wt%,磷 0.05-0.1wt%,余量为锌及不可避免的杂质元素;杂质元素的种类至少为2种,每种杂质元素的含量不大于0.03wt%,杂质元素的总含量不大于0.5wt%;
S2、对所述原料粉末进行球磨处理后,压制成型,获得压坯;
其中,球磨时,球料质量比为8-12:1,球磨时间为5-7h;
S3、将S2获得的压坯置于保护气氛条件下,升温至840-860℃,保温40-80min后,冷却至室温,获得无铅易切削黄铜合金成品。
5.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,S1中,所述增塑剂为机油。
6.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,S1中,硫化亚铁粉末的粒度≤74μm。
7.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,S1中,黄铜粉末的粒度≤74μm。
8.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,S1中,所述粘结剂为硬脂酸锌。
9.根据权利要求4所述的制造方法,其特征在于,S2中,球磨时,球料质量比为9-11:1,球磨时间为5.5-6.5h。
10.根据权利要求4-6任一项所述的制造方法,其特征在于,S3中,控制升温至目标温度的时间为2-5h。
CN202110520940.3A 2021-05-13 2021-05-13 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺 Pending CN115305381A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110520940.3A CN115305381A (zh) 2021-05-13 2021-05-13 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110520940.3A CN115305381A (zh) 2021-05-13 2021-05-13 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115305381A true CN115305381A (zh) 2022-11-08

Family

ID=83853856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110520940.3A Pending CN115305381A (zh) 2021-05-13 2021-05-13 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115305381A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101709406A (zh) * 2009-11-23 2010-05-19 路达(厦门)工业有限公司 一种二氧化锰无铅易切削黄铜及其制备方法
EP2208802A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-21 Xiamen LOTA International Co., Ltd Lead-free free-cutting aluminium brass alloy and its manufacturing method
CN101805841A (zh) * 2009-11-23 2010-08-18 中南大学 一种稀土氧化物无铅易切削黄铜及其制备方法
CN102634688A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 湖南特力新材料有限公司 一种无铅易切削铜合金及制备方法
KR20130012643A (ko) * 2011-07-26 2013-02-05 주식회사 에스케이엠씨 내식성과 소성가공성 및 형상기억성이 향상된 무연쾌삭 황동합금

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2208802A1 (en) * 2008-12-23 2010-07-21 Xiamen LOTA International Co., Ltd Lead-free free-cutting aluminium brass alloy and its manufacturing method
CN101709406A (zh) * 2009-11-23 2010-05-19 路达(厦门)工业有限公司 一种二氧化锰无铅易切削黄铜及其制备方法
CN101805841A (zh) * 2009-11-23 2010-08-18 中南大学 一种稀土氧化物无铅易切削黄铜及其制备方法
CN102634688A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 湖南特力新材料有限公司 一种无铅易切削铜合金及制备方法
KR20130012643A (ko) * 2011-07-26 2013-02-05 주식회사 에스케이엠씨 내식성과 소성가공성 및 형상기억성이 향상된 무연쾌삭 황동합금

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6239767B2 (ja) 無鉛、高硫黄、かつ易切削性の銅マンガン合金、およびその調製方法
JP6335194B2 (ja) 良好な熱成形性を有する、無鉛の、切断が容易な、耐腐食性真鍮合金
CN101285137B (zh) 无铅易切削镁黄铜合金及其制造方法
JP2007517981A (ja) アンチモンを含む無鉛快削性黄銅合金
CN102560190B (zh) 一种高锌无铅黄铜合金及制备方法
CN101285138B (zh) 无铅易切削磷黄铜合金及其制造方法
CN101768683A (zh) 一种高强度耐蚀易切削黄铜合金及其制造方法
CN111655878B (zh) 不含有铅和铋的易切割无铅铜合金
JP4620963B2 (ja) 黄銅およびその製造方法ならびにこれを用いた部品
CN103911525B (zh) 一种废料再生无铅黄铜合金及其制备方法
JP2019504191A (ja) 酸化物分散強化合金(ods)の無鉛快削黄銅、およびその製造方法
CN110747369A (zh) 一种无铅易切削硅镁钙黄铜合金及其制备方法
KR100631041B1 (ko) 절삭성 및 가공성이 우수한 쾌삭황동합금
CN109609803B (zh) 高强度耐磨铜合金材料、制备方法及滑动轴承
CN102796917B (zh) 一种高强度黄铜合金及其制造方法
CN108842103B (zh) 一种高耐磨耐高温低膨胀系数的铝基合金
KR100555854B1 (ko) 무연 쾌삭 청동합금
WO2015100873A1 (zh) 无铅无铋无硅黄铜
CN101805841A (zh) 一种稀土氧化物无铅易切削黄铜及其制备方法
CN115305381A (zh) 一种无铅易切削黄铜合金及其制造工艺
WO2008093974A1 (en) Free-cutting copper alloy
CN110938761B (zh) 一种低铅易切削镁黄铜合金及其制备方法
CN115305382A (zh) 一种无铅易切削黄铜及其制备方法
CA2687452C (en) Brass alloy
KR20120042483A (ko) 납 함량이 적은 내식 황동 합금

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20221108

RJ01 Rejection of invention patent application after publication