CN1916209A - 一种稀土碲铋黄铜合金及其制备方法 - Google Patents

一种稀土碲铋黄铜合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种稀土碲铋黄铜合金，其组成为(重量百分比)：Cu 58.0～80％、Zn20.0～45％、Sn 0.01～1.0％、Ni 0.01～1.0％、Al 0.01～1.0％、P 0.05～0.15％、Bi 0.1～3.0％、Te 0.1～3.0％、RE 0.01％－0.05％(稀土元素铈、镧中一种或两种)。本发明的稀土碲铋黄铜合金由于不含铅，克服现有铜合金中重金属铅引发的对环境和人体健康的危害，且黄铜合金力学性能和切削加工性能良好，制造成本较低。

Description

一种稀土碲铋黄铜合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其是一种稀土碲铋黄铜合金及其制备方法。
背景技术
黄铜以其较高的机械性能、低廉的成本及良好的耐腐蚀性等特性，被广泛应用于供水系统中制作闸阀、龙头等部件，为改善黄铜机械加工时的切削性能，黄铜材料中一般添加了1～10％的铅；但铅会缓慢溶解于水中，据医学研究表明，长期饮用含铅的自来水，会损害人体造血和神经系统，特别是对儿童的肾及其它器官产生较大危害。在可替代铅的添加元素中，铋的无毒性得到国际医学界的肯定，含铋药物有辅助抗癌作用，是许多胃药的主要有效成分；以铋代铅用于制作供水系统中的铜制品部件，不仅可以消除铅的危害，而且有益于人类的健康，起到一定的保健作用。
目前，国外如美国、德国、日本也发明了不含铅的黄铜合金，但由于该类合金铋、硒含量较高，所以制造成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有铜合金中重金属铅引发的对环境和人体健康的危害，提供一种不影响黄铜合金力学性能和切削加工性能，对人体健康无害，且制造成本较低的一种稀土碲铋黄铜合金及其制备方法。
本发明的稀土碲铋黄铜合金，其组成为(重量百分比)：Cu 58.0～80％、  Zn 20.0～45％、      Sn 0.01～1.0％、 Ni  0.01～1.0％、Al 0.01～1.0％、 P  0.05～0.1 5％、   Bi 0.1～3.0％、  Te  0.1～3.0％、RE 0.01％-0.05％(稀土元素铈、镧中一种或两种)。
本发明的稀土碲铋黄铜合金的制备方法：
1、碲铋中间合金的配制：
a、首先按碲45.0％～55％、铋55.0％～45.0％的重量比称取原料，将称好的碲、铋原料装入石墨坩埚中，在电阻炉中加热至500℃～800℃，待熔化后，用石墨棒搅拌均匀；
b、升温至800～1000℃，至铋碲反应完全；
c、直接浇铸在铜模中呈薄片状，制得碲铋中间合金。
2、稀土中间合金的配制：
a、首先在熔炼炉内，加入称取好重量的纯铜原料和覆盖剂，覆盖剂为硼砂、焦炭粉、石墨粉、石英粉中一种或两种，覆盖剂加入量为加入铜重量的1～5％，加热升温至1083～1250℃使铜熔化；
b、然后加入RE，RE为稀土元素铈、镧中一种或两种，RE的加入量为加入铜重量的5～20％，用石墨棒搅拌均匀；
c、升温至1100～1300℃，至反应完全；
d、直接浇铸在铁模中呈薄片状，制得稀土中间合金。
3、稀土碲铋黄铜合金的制备：
a、首先在熔炼炉内，加入称取好重量的纯铜原料和覆盖剂，覆盖剂为硼砂、焦炭粉、石墨粉、石英粉中一种或两种，覆盖剂加入量为加入铜重量的1～5％，加热升温至1083～1250℃使铜熔化；
b、然后加入锌，锌的加入量为加入铜重量的20-45％；
c、待锌铜反应完全后，静置10～25分钟；
d、再加入碲铋中间合金和稀土中间合金，碲铋中间合金加入量为加入铜重量的0.5～3％，稀土中间合金加入量为加入铜重量的0.01～0.05％，最后加入铜重量0.01～1.0％的Sn、铜重量0.01～1.0％的Ni、铜重量0.01～1.0％的Al、含P 6～10％的磷铜合金，用石墨棒搅拌均匀；
e、至反应完全，直接浇铸在铁模中呈锭状，制得稀土碲铋黄铜合金。
本发明的稀土碲铋黄铜合金，经挤压并拉制成圆棒后的力学性能为：
延伸率(％)   抗拉强度(Mpa) 端面收缩率(％) 硬度(HB)
7.6～8.1   560.0～590.0 43.5～46.5 140～150
本发明的稀土碲铋黄铜合金由于不含铅，克服现有铜合金中重金属铅引发的对环境和人体健康的危害，且黄铜合金力学性能和切削加工性能良好，制造成本较低。
具体实施方式
一种稀土碲铋黄铜合金的制备方法：
1、碲铋中间合金的配制：
(1)首先按碲50kg、铋50kg称取原料；
(2)将称好的碲、铋原料装入石墨坩埚中，在电阻炉中加热至650～785℃进行熔炼，待熔化后，用石墨棒搅拌均匀；
(3)升温至820～975℃，使铋碲充分反应；
(4)反应完全后，直接浇铸在铜模中呈薄片状，制得碲铋中间合金(合金含Te49.63％、Bi50.15％)。
2、稀土中间合金的配制：
(1)首先在熔炼炉内，加入100kg纯铜，并加热升温至铜熔融状态(温度在1083℃以上)；
(2)加入2.5kg的硼砂，继续加热升温至1150～1230℃；
(3)加入8.5～11.6kg稀土元素铈至熔融铜液中，用石墨棒搅拌均匀；
(4)升温至1230～1280℃；
(5)待反应完全后，直接浇铸在铁模中呈薄片状，制得稀土中间合金。
3、稀土碲铋黄铜合金的制备：
(1)首先在熔炼炉内，加入100kg铜，并加热升温至铜熔融状态(温度在1083℃以上)；
(2)加入3.25kg硼砂，继续加热升温至1160～1250℃；
(2)加入40kg锌至熔融铜液中；
(3)待锌铜反应完全后，静置15分钟；
(4)再加入上述制得的碲铋中间合金1.1kg和稀土中间合金0.25kg，最后加入0.5kg的Sn、0.5kg的Ni、0.5kg的Al、含P7％的磷铜合金1kg，用石墨棒搅拌均匀；
(5)至反应完全，直接浇铸在铁模中呈锭状，制得稀土碲铋黄铜合金。
按照上述配比及工艺制备稀土碲铋黄铜合金，其化学成分为：
Cu 60.20％、  Zn 37.65％、 Sn  0.49％、  Ni 0.49％、  Al 0.48％、  P  0.07％、
Bi 1.1 2％、  Te 1.09％、   铈  0.02％。
制备的稀土碲铋黄铜合金，经挤压并拉制成圆棒后的力学性能为：
延伸率(％) 抗拉强度(Mpa) 端面收缩率(％) 硬度(HB)
7.9 577.0 45.7 144.2

Claims (2)

1、一种稀土碲铋黄铜合金，其特征在于：它的组成为(重量百分比)：Cu 58.0～80％、Zn 20.0～45％、Sn 0.01～1.0％、Ni 0.01～1.0％、Al 0.01～1.0％、P 0.05～0.15％、Bi 0.1～3.0％、Te 0.1～3.0％、RE 0.01％-0.05％，
其中RE为稀土元素铈、镧中一种或两种。
2、一种如权利要求1所述的稀土碲铋黄铜合金，其制备方法是：
(1)、碲铋中间合金的配制：
a、首先按碲45.0％～55％、铋55.0％～45.0％的重量比称取原料，将称好的碲、铋原料装入石墨坩埚中，在电阻炉中加热至500℃～800℃，待熔化后，用石墨棒搅拌均匀；b、升温至800～1000℃，至铋碲反应完全；c、直接浇铸在铜模中呈薄片状，制得碲铋中间合金；
(2)、稀土中间合金的配制：
a、首先在熔炼炉内，加入称取好重量的纯铜原料和覆盖剂，覆盖剂为硼砂、焦炭粉、石墨粉、石英粉中一种或两种，覆盖剂加入量为加入铜重量的1～5％，加热升温至1083～1250℃使铜熔化；b、然后加入RE，RE的加入量为加入铜重量的5～20％，用石墨棒搅拌均匀；c、升温至1100～1300℃，至反应完全；d、直接浇铸在铁模中呈薄片状，制得稀土中间合金；
(3)、稀土碲铋黄铜合金的制备：
a、首先在熔炼炉内，加入称取好重量的纯铜原料和覆盖剂，覆盖剂为硼砂、焦炭粉、石墨粉、石英粉中一种或两种，覆盖剂加入量为加入铜重量的1～5％，加热升温至1083～1250℃使铜熔化；b、然后加入锌，锌的加入量为加入铜重量的20-45％；c、待锌铜反应完全后，静置10～25分钟；d、再加入碲铋中间合金和稀土中间合金，碲铋中间合金加入量为加入铜重量的0.5～3％，稀土中间合金加入量为加入铜重量的0.01～0.05％，最后加入铜重量0.01～1.0％的Sn、铜重量0.01～1.0％的Ni、铜重量0.01～1.0％的Al、含P6～10％的磷铜合金，用石墨棒搅拌均匀；e、至反应完全，直接浇铸在铁模中呈锭状，制得稀土碲铋黄铜合金。
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