CN115679152A - 一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法，该饰用黄铜合金包括Zn 20～27％，Si 1.5～3％，Ru 0.03～0.15％，P 0.03～0.08％，Ga0.05～0.15％，Ge 0.05～0.2％，B 0.03～0.1％，In 0.1～0.25％，其余为Cu。上述饰用黄铜合金针对首饰铸造的特殊性，在成分设计上使合金的液相线温度降低到930℃以下，凝结温度间隔控制在55℃以内，使合金具有优良的流动性和充填性能；材料中含有改善细化晶粒的组分，可保证首饰铸件表面光滑细腻，材料中含有能改善金属液表面张力的组分，可改善金属液对铸型的润湿性，能有效保证精细纹饰的成型。

Description

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及首饰合金材料技术领域，尤其涉及一种铸造性能优良的饰用黄铜合金及其制备方法。

背景技术

作为首饰材料，其性能要求明显区别于工业产品，尤其是对颜色及耐蚀性、铸造性能及安全性能更加关注。首饰材料应具有良好的色泽，颜色要达到要求的视觉效果，且具有优良的耐蚀性能，不容易发生腐蚀变色；首饰材料应具有良好的铸造性能，由于首饰结构纤细复杂，大部分是通过精密铸工艺成型的，而石膏型精密铸造工艺具有可清晰复制原版的精细纹饰、生产效率高、清理方便容易等特点，成为首饰铸造的主要生产工艺，因此材料必须适合石膏型铸造工艺要求。另外，首饰是与人体皮肤长时间直接接触的产品，要求材料对人体友好，不产生毒副作用。

黄铜具有黄色的色调，是广泛应用的装饰材料之一。但是目前市场上专门用于首饰铸造的黄铜材料种类极少，而主要采用建筑、工程、造币等领域的黄铜材料，例如H70、H80、HAl67-2.5等黄铜，这些黄铜具有较好的颜色，但是用于首饰铸造时，由于锌含量很高，容易产生熔渣，在饰品表面形成猫爪状缺陷，恶化铸件表面质量，影响首饰电镀效果，另外，这类材料容易发生脱锌腐蚀，容易出现变色影响装饰效果。

而近年来报道的一些黄铜合金材料研究成果，也不适合饰品生产。例如，专利CN201610482413.7公开了一种铜铝合金的仿24K金热处理方法，其化学组成为3～6％Al，0.5～0.8％Ni，0.03～0.06％RE，0.02～0.05％In，其余为铜。该合金难以满足首饰铸造工艺要求，且镍释放是超标的，不适合用作饰品材料。专利CN201110220810.4公开了一种黄色铜合金，其主要化学组成为Cu：75.0-77.0wt％、Al：1.8-2.4wt％、Ni：0.2-0.8wt％、B：0.003-0.01wt％、Si：0.10-0.20wt％、Ce≤0.1wt％、Fe≤0.06wt％、Pb≤0.05wt％、余量是Zn。该合金材料用于首饰铸造时，如此高的铝含量无法保证铸造质量，而且镍的释放率会明显高于国家标准的限制。专利CN201810319557.X公开了一种环保高性能仿金铜合金材料，其组成为Cu 79～83份、Zn 12～16份、Al 1～2.5份、Sn 0.3～4份、Si 0.2～3份、Ti 0.01～10份、稀土金属0.05～0.2份、碳材料0.006～0.02份，该材料难以满足首饰的铸造成型要求，铸件表面容易皱皮，而且熔铸时容易产生大量氧化渣，因而不适合用于饰品材料。专利CN01139154.5公开了一种耐蚀多元仿金色铸造铜合金及其制造方法，其组分按重量百分比为:Cu60～84％，Zn0～35％，Al 0.5～10％，Ni0.5～15％，Mn0.1～8％，Fe0～5％，Ti0.01～15％，Ce0.001～5％，Sn0～8％。该合金存在很高的镍过敏风险，而且容易与石膏铸型材料发生化学反应，不适合用作饰品材料。专利CN202011421859.1公布了一种种高强耐磨黄铜合金及其制备方法，它采用Mn、Co、Si、Pb、AL、Ni、Fe、Zn等元素，形成的一种具有优异耐磨性能、较高强度和硬度的黄铜合金，但是该合金含有致敏元素镍和有害元素铅，而且会与石膏铸型材料发生化学反应，也不适合用作饰品材料。

对于黄铜首饰而言，大部分均需要表面电镀或钝化处理，但是现有铸造材料制作的首饰也存在容易出现电朦、斑点等缺陷，产品质量得不到保证，给企业的生产经营和声誉都造成影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，鉴于首饰产品的特殊结构及性能要求，本发明的目的之一在于提供一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，其不含对人体和环境有害的合金元素，绿色环保，不含与石膏铸造材料发生化学反应的合金元素，液相线低于930℃，凝固结晶间隔低于55℃，熔炼过程中能在液面形成良好的保护膜，吸气氧化倾向小，而且熔铸过程中的烟尘少，容易监控观察金属液状况，金属液表面张力小，导热系数低，可有效保证精细首饰件的铸造成型，表面光洁细腻，不容易出现缩松、氧化夹杂、冷隔纹、残缺等缺陷。

本发明的目的之二在于提供一种采用上述铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其制备工艺简单，易于推广。

本发明目的之一采用如下技术方案实现：

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，包括如下重量百分比的组分：

Zn 20～27％，Si 1.5～3％，Ru 0.03～0.15％，P 0.03～0.08％，Ga 0.05～0.15％，Ge 0.05～0.2％，B 0.03～0.1％，In 0.1～0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。

其中，(1)锌，可降低铜的熔点，减少金属液的吸气，改善铸造性能。锌含量过高时，容易产生熔渣，对铸造质量不利，并降低耐蚀性和塑性。

(2)硅，能降低金属液表面张力，减少金属液的吸气氧化，改善金属液流动性。但是过高的硅会降低材料的韧塑性，并明显影响合金的颜色。

(3)钌，可明显细化铜合金的晶粒组织，提高致密度，改善铸件表面质量，提高合金的亮度。但是钌属于贵重金属，含量过高时增加材料成本。

(4)磷，可减少铜合金的吸气氧化，改善金属液流动性和铸造性能。但是磷含量过高时容易引起脆性。

(5)镓，可降低金属液的表面张力，改善流动性。

(6)锗，可降低金属液表面张力，减少金属液的吸气氧化，改善金属液的流动性。但是过高的锗含量会在组织中形成脆性相。

(7)硼，可产生明显的晶粒细化作用，降低金属液表面张力，对金属液面形成保护作用。过高时容易形成熔渣，并影响韧塑性。

(9)铟，可降低合金液相线温度，降低表面张力，改善金属液对铸型的润湿性，提高充型性能。铟含量过高时，对加工性能不利。

综上，通过综合上述材料的性能，使铸造黄铜材料达到所需的冶金铸造性能，设计了上述的材料组成。

进一步地，所述不可避免的杂质元素的总含量不超过0.1％。

进一步地，所述Si与所述Zn的质量比为0.06～0.15。即控制Si/Zn比介于0.06～0.15之间，以提高材料的冶金铸造性能。

进一步优选地，该铸造性能优良的饰用黄铜合金包括如下重量百分比的组分：

Zn 22％，Si 3％，Ru 0.05％，P 0.05％，Ga 0.15％，Ge 0.1％，B 0.1％，In0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

进一步优选地，该铸造性能优良的饰用黄铜合金包括如下重量百分比的组分：

Zn 20％，Si 2.9％，Ru 0.15％，P 0.08％，Ga 0.10％，Ge 0.2％，B 0.05％，In0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

进一步优选地，该铸造性能优良的饰用黄铜合金包括如下重量百分比的组分：

Zn 27％，Si 1.5％，Ru 0.03％，P 0.03％，Ga 0.05％，Ge 0.15％，B 0.05％，In0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

本发明目的之二采用如下技术方案实现：

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：中间合金的预熔：为获得均匀稳定的合金材料，本申请采用无氧纯铜与中间合金的方式配料，并将中间合金制成颗粒状，以利于配料和熔化。

分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；

在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到5Pa～20Pa，然后充入氩气到1.0atm～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成金属珠；

S2：铸造合金的熔炼：以含铜量为99.95wt％的无氧纯铜、含磷量为10％的商业磷铜合金，以及上一个步骤制备的中间合金为原料，配制要求成分的使用铸造黄铜合金。

称取如下重量份的组分：

铜锌合金53～73份，铜硅合金15～31份，铜钌合金0.5～1份，铜镓合金1～3份，铜锗合金0.3～1份，铜硼合金1～2份，铜铟合金1～2.6份，磷铜合金0.5～1.5份，无氧纯铜3.5～10份；

将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到10Pa～20Pa，然后充入工业纯氩；升温到1120℃～1140℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1030℃～1050℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到960℃～980℃，将金属液注入清水池中冷却，制成金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。

进一步地，在步骤S1中，金属珠的粒度为2mm～8mm。

进一步地，在步骤S1中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为140m/s～200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5°～10°。

进一步地，在步骤S2中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为10wt％的商业磷铜合金，铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金和铜锌合金均为步骤S1所制得。

进一步地，在步骤S2中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散并增加冷却效果，射流速度为140～200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5～10°；金属珠的粒度为2mm～7mm。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的铸造性能优良的饰用黄铜合金针对首饰铸造的特殊性，在成分设计上使合金的液相线温度降低到930℃以下，凝结温度间隔控制在55℃以内，使合金具有优良的流动性和充填性能，不影响石膏铸型的热稳定性。材料既可采用感应电炉熔炼，也可采用火枪熔炼，在熔炼过程中产生的熔渣少，液面清澈，熔炼烟尘比现有黄铜材料明显改善，便于观察和控温。材料中含有改善细化晶粒的组分，可保证首饰铸件表面光滑细腻，材料中含有能改善金属液表面张力的组分，可改善金属液对铸型的润湿性，能有效保证精细纹饰的成型，材料中还含有能减少金属液氧化挥发的组分，可有效保证首饰铸造回炉料的回用效果，降低生产成本。

附图说明

图1为实施例1制备的铸造黄铜颗粒图；

图2为采用实施例1的黄铜合金经石膏型铸造成型的首饰铸件图；

图3为图2所示的首饰铸件图经倒模抛光后的黄铜首饰抛光外观图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，包括如下重量百分比的组分：

Zn 22％，Si 3％，Ru 0.05％，P 0.05％，Ga 0.15％，Ge 0.1％，B 0.1％，In0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。控制Si/Zn比为0.14。

该首饰黄铜合金采用如下步骤制成：

S1：中间合金的预熔

分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；

在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到10Pa，然后充入氩气到1.01atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成粒度为3mm～6mm的金属珠；其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为170m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为7°。

S2：铸造合金的熔炼

称取如下重量份的组分：

铜锌合金59份，铜硅合金31份，铜钌合金1份，铜镓合金3份，铜锗合金0.5份，铜硼合金2份，铜铟合金1份，磷铜合金0.9份，其余为无氧纯铜；其中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为10wt％的商业磷铜合金，铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金和铜锌合金均为步骤S1所制得。

将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到15Pa，然后充入工业纯氩；升温到1130℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1040℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到970℃，将金属液注入清水池中冷却，制成粒度为3mm～6mm的金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散并增加冷却效果，射流速度为170m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为7°。

如图1和图2所示，图1是本实施例制备的铸造黄铜颗粒，图2是采用该材料经石膏型铸造成型的首饰铸件，从图上可看出，铸件形状完整，纹饰清晰，表面光洁细腻，致密度高，经倒模抛光后获得了高度亮泽的表面，如图3所示。

实施例2

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，包括如下重量百分比的组分：

Zn 20％，Si 2.9％，Ru 0.15％，P 0.08％，Ga 0.10％，Ge 0.2％，B 0.05％，In0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。控制Si/Zn比为0.15。

该首饰黄铜合金采用如下步骤制成：

S1：中间合金的预熔

分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；

在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到15Pa，然后充入氩气到1.00atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成粒度为2mm～5mm的金属珠；其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5°。

S2：铸造合金的熔炼

称取如下重量份的组分：

铜锌合金53.7份，铜硅合金29.5份，铜钌合金1份，铜镓合金3份，铜锗合金1份，铜硼合金1份，铜铟合金2.1份，磷铜合金1.5份，其余为无氧纯铜；其中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为10wt％的商业磷铜合金，铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金和铜锌合金均为步骤S1所制得。

将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到15Pa，然后充入工业纯氩；升温到1150℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1060℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到990℃，将金属液注入清水池中冷却，制成粒度为2mm～5mm的金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散并增加冷却效果，射流速度为200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5°。

实施例3

一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，包括如下重量百分比的组分：

Zn 27％，Si 1.5％，Ru 0.03％，P 0.03％，Ga 0.05％，Ge 0.15％，B 0.05％，In0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。控制Si/Zn比为0.06。

该首饰黄铜合金采用如下步骤制成：

S1：中间合金的预熔

分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；

在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到15Pa，然后充入氩气到1.00atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成粒度为3mm～7mm的金属珠；其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为140m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为10°。

S2：铸造合金的熔炼

称取如下重量份的组分：

铜锌合金72.6份，铜硅合金15.5份，铜钌合金0.5份，铜镓合金1份，铜锗合金0.3份，铜硼合金1份，铜铟合金2.6份，磷铜合金0.5份，其余为无氧纯铜；其中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为10wt％的商业磷铜合金，铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金和铜锌合金均为步骤S1所制得。

将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到10Pa，然后充入工业纯氩；升温到1170℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1070℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到1000℃，将金属液注入清水池中冷却，制成粒度为3mm～7mm的金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。其中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散并增加冷却效果，射流速度为140m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为10°。

对比例1

对比例1的黄铜合金为H70黄铜。

对比例2

对比例2的黄铜合金为HAl67-2.5黄铜。

对比例3

对比例3的黄铜合金为H80黄铜。

性能测试：

对实施例1、对比例1、对比例2和对比例3的黄铜合金，进行如下测试：

将实施例1-3与对比例1-3进行各种热物性测试，测试结果如下：

表1热物性对比表

材料	液相线	固相线	结晶间隔	表面张力N/m	导热系数W/m.K
						实施例1	909℃	853℃	54℃	0.263	118.9
对比例1	950℃	890℃	60℃	0.355	135.3
						实施例2	921℃	867℃	52℃	0.232	119.6
对比例2	972℃	855℃	117℃	0.347	133.2
						实施例3	927℃	880℃	47℃	0.302	125.6
对比例3	1002℃	895℃	107℃	0.321	145.2

从上表可看出，(1)相比于对比例1，实施例1的液相线温度低于910℃，比对比例1低40℃，实施例1用于铸造首饰时金属液的浇注温度可以降低，减小对石膏铸型的热作用，因而可以减小石膏热分解的风险。而且实施例1的凝固结晶间隔则比对比例1要低，更有利于金属液的凝固补缩。其次，实施例1的表面张力明显低于对比例1，这可以降低金属液在流动充填过程中的阻力，有利于金属液的充型和补缩。另外，实施例1的导热系数也明显低于对比例1，这使得金属液在充型过程中的热损失减小，有利于保持金属液的流动性，也有利于在采用更低的浇注温度下来保证充填和补缩。因此，实施例1的黄铜材料用于铸造首饰时，可有效保证金属液充填成型，并且可获得优良的铸件表面质量和内在质量。

(2)相比于对比例2，实施例2的液相线温度比对比例2低51℃，用于铸造首饰时金属液的浇注温度可以降低，减小对石膏铸型的热作用，因而可以减小石膏热分解的风险。而且实施例2的凝固结晶间隔比对比例2明显要低，更有利于金属液的凝固补缩。其次，实施例2的表面张力明显低于对比例2，这可以降低金属液在流动充填过程中的阻力，有利于金属液的充型和补缩。另外，实施例2的导热系数也明显低于对比例2，这使得金属液在充型过程中的热损失减小，有利于保持金属液的流动性，也有利于在采用更低的浇注温度下来保证充填和补缩。因此，实施例2的黄铜材料用于铸造首饰时，可有效保证金属液充填成型，并且可获得优良的铸件表面质量和内在质量。

(3)相比于对比例3，实施例3的液相线温度比对比例3低75℃，用于铸造首饰时金属液的浇注温度可以降低，减小对石膏铸型的热作用，因而可以减小石膏热分解的风险。而且实施例3的凝固结晶间隔比对比例3明显要低，更有利于金属液的凝固补缩。其次，实施例3的表面张力低于对比例3，这可以降低金属液在流动充填过程中的阻力，有利于金属液的充型和补缩。另外，实施例3的导热系数也明显低于对比例3，这使得金属液在充型过程中的热损失减小，有利于保持金属液的流动性，也有利于在采用更低的浇注温度下来保证充填和补缩。因此，实施例3的黄铜材料用于铸造首饰时，可有效保证金属液充填成型，并且可获得优良的铸件表面质量和内在质量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

Zn 20～27％，Si 1.5～3％，Ru 0.03～0.15％，P 0.03～0.08％，Ga 0.05～0.15％，Ge0.05～0.2％，B 0.03～0.1％，In 0.1～0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，所述Si与所述Zn的质量比为0.06～0.15。

3.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

Zn 22％，Si 3％，Ru 0.05％，P 0.05％，Ga 0.15％，Ge 0.1％，B 0.1％，In 0.1％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

Zn 20％，Si 2.9％，Ru 0.15％，P 0.08％，Ga 0.10％，Ge 0.2％，B 0.05％，In0.2％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

Zn 27％，Si 1.5％，Ru 0.03％，P 0.03％，Ga 0.05％，Ge 0.15％，B 0.05％，In0.25％，其余为Cu以及不可避免的杂质。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

S1：中间合金的预熔

分别采用纯度为99.95％以上的无氧铜以及纯度为99.5％以上的纯合金元素，配制如下设计的中间合金的成分，分别为：Cu60Zn40合金、Cu90Si10合金、Cu95Ru5合金、Cu95Ga5合金、Cu95Ge10合金、Cu95B5合金、Cu95In10合金；

在真空感应粒化机中将各中间合金进行熔炼，先抽真空到5Pa～20Pa，然后充入氩气到1.0atm～1.02atm，当金属料全部熔化后，利用机械搅拌的作用促使金属液成分均匀和温度均匀，并将金属液浇注到冷水池中冷却，制成金属珠；

S2：铸造合金的熔炼

称取如下重量份的组分：

铜锌合金53～73份，铜硅合金15～31份，铜钌合金0.5～1份，铜镓合金1～3份，铜锗合金0.3～1份，铜硼合金1～2份，铜铟合金1～2.6份，磷铜合金0.5～1.5份，无氧纯铜3.5～10份；

将按比例配制的无氧纯铜、铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金放置在真空粒化机熔炼室的的石墨坩埚内，将铜锌合金和磷铜合金放置在二次加料斗内；原材料及中间合金放置在石墨坩埚中，抽真空到10Pa～20Pa，然后充入工业纯氩；升温到1120℃～1140℃，待炉料全部熔清，通过机械搅拌装置对金属液进行搅拌，使其温度均匀和成分均匀；接着，降温到1030℃～1050℃，然后启动二次加料装置，将铜锌合金和磷铜合金加入，带炉料熔清后，启动机械搅拌装置，使金属液成分均匀和温度均匀；最后将温度降低到960℃～980℃，将金属液注入清水池中冷却，制成金属珠，将金属珠烘干，即得铸造性能优良的饰用黄铜合金原料。

7.根据权利要求6所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，金属珠的粒度为2mm～8mm。

8.根据权利要求6所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散，射流速度为140m/s～200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5°～10°。

9.根据权利要求6所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，无氧纯铜为含铜量99.95wt％的无氧纯铜，磷铜合金为含磷量为10wt％的商业磷铜合金，铜硅合金、铜钌合金、铜镓合金、铜锗合金、铜硼合金、铜铟合金和铜锌合金均为步骤S1所制得。

10.根据权利要求6所述的铸造性能优良的饰用黄铜合金的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，在金属液流进入清水前，采用高速射流水对准金属液流将其打散并增加冷却效果，射流速度为140～200m/s，三股射流呈120°均布，且射流与水平面的夹角为5～10°；金属珠的粒度为2mm～7mm。

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