CN101492780A - 微量铅黄铜合金及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
微量铅黄铜合金及其制造方法。微量铅黄铜合金成分的重量%为Cu 59~63,Zn 32~40,Bi 0.8~2.5,Mg 0.01~0.10,Sn 0.8~1.5,P 0.02~0.08,其他元素0.1~0.5,其他元素是选自钛、铁、镍、稀土金属中的至少两种元素,其余为不可避免的杂质,不可避免的杂质中Pb<0.05,各组分之和为100。其制造方法为:将先合金化处理的CuBi、CuMg、CuSn、CuP中间合金分别加入熔化的CuZn合金液中,浇铸成锭,大于40的挤压比挤压,冷拉拔,中间退火,产品消除内应力退火,即可制得微量铅黄铜合金。该合金适用于铸件和切削加工成型的零部件。
Description
一、所属技术领域:
本发明涉及铜合金,特别涉及无铅黄铜合金及其制造方法。
二、背景技术:
黄铜是铜和锌的合金,通常锌的含量小于45%.适宜铸造,有延展性,可制机械零件、弹壳、日用器具等。在机械制造领域,为提高黄铜的易切削性能,传统配方是在黄铜中添加铅,如牌号HPb59-1的黄铜,其成分为59%Cu、40%Zn、1%Pb。实践证明,铅是一种有害元素,它对人体可造成大脑中枢及周围神经***不可逆转的损伤,可破坏人体造血***,阻碍血红素的合成,导致贫血;会影响人体消化功能和抑制免疫***功能,尤其是对婴幼儿造成的损害更加严重,铅黄铜废弃物对环境造成的污染日趋严重,生活供水***和人们生活中直接接触的生活用品用铅黄铜制作,其中铅的缓慢溶出进入人体产生的严重后果,早已受到世界各国的高度重视,环保型易切削无铅黄铜取代铅黄铜已是大势所趋。
三、发明内容:
1、发明目的:本发明的目的是提供一种加工性能,机械性能和耐蚀性能与HPb59-1接近,但铅含量达到环保要求的新型黄铜材料,以替代HPb59-1铅黄铜。本发明的技术方案是用金属铋替代有害金属铅,并通过添加Mg、Sn、P等元素对合金进行改性,解决加入铋引起的加工脆化问题,同时建立合理的加工和热处理规范,制造出无铅铋黄铜,即可达到本发明的目的。
2、发明的技术方案:本发明的微量铅黄铜合金及其制造方法是:合金成份的重量%为Cu59~63,Zn32~40,Bi0.8~2.5,Mg0.01~0.10,Sn0.8~1.5,P0.02~0.08,其它元素:0.1~0.5,所述的其它元素是选自Ti、Fe、Ni、稀土金属中的至少两种元素,其余为不可避免的杂质,不可避免杂质中的铅含量小于0.05,各组分之和为100。其制造方法是:采用合金化处理和覆盖保护法熔炼黄铜合金,在温度为1050℃~1080℃温度下精炼5~10分钟,于温度为1020℃~1040℃铸成圆锭,用车床车除表面缺陷,于温度为620℃~680℃温度下保温60~90分钟,通过40~45的挤压比热挤压,经500~560℃保温60~80分钟的中间退火,通过酸洗清除表面氧化层,用冷拉拔法加工至成品,冷加工总变形率小于40%;成品在温度为300~340℃保温2~4小时,消除内应力光亮退火。本发明属HPb59-1黄铜的替代合金.由于用铋替带铅,而铋的熔点低于铅,在结晶过程中呈熔触状态富集于晶界处,造成偏折,热加工性能显著降低,为解决铋黄铜热脆问题,加入Mg、Sn、P等合金元素进行改性,通过多元素综合效应,形成金属间化合物质点,弥散分布于合金内,进一步细化晶粒,改善组织结构,促进铋的均匀化,提高合金加工性能。在本发明中,当添加元素低于下限时,切削性能显著降低,而当添加元素高于上限时,冷加工性能变坏,生产成材率下降。
3、发明的积极效果:与原有技术相比,本发明有如下积极效果:
(1)本发明合金避免了铅对环境的污染和对人体的危害。(2)本发明合金机械性能、耐蚀性能、易切削性能与HPb59-1接近。(3)适用于日用品铸件和切削加工成形的零部件等。
四、具体实施方式:
分别将合金化处理后的成份重量%为Cu80Bi20、成份重量%为Cu70Mg30、成份重量%为Cu85Sn15、成份的重量%为Cu86P14的中间合金分别加入熔化后的成份重量%为Cu59Zn39的温度为1060℃的合金溶液中,于工频感应电炉中在温度为1070℃精炼8分钟,并搅拌均匀,熔炼成如表1所示成分的10个微量铅黄铜合金,将液温调整至温度为1040℃浇铸成挤压锭坯,经表面处理后加热至温度为670℃保温90分钟,按大于40的挤压比挤压,按照常规冷拉拔工艺拉拔至所需尺寸,用光亮退火炉经温度为320℃/2h消除内应力退火,分别制备成10个试样,与HPb59-1铅黄铜进行对比测试,其结果见表2。
测试结果表明,本发明微量铅黄铜合金与HPb59-1铅黄铜比较,主要性能达到或已接近HPb59-1指标,完全可以替代HPb59-1铅黄铜,并避免了铅黄铜对环境的污染和对人体造成的危害,用于供水配件和机械部件完全达到环保要求。
表1微量铅黄铜合金成分
注:表中其他元素包括:Ti、Fe、Ni、Ag、稀土
表2微量铅黄铜合金机械性能
Claims (2)
1.微量铅黄铜合金,含有Cu和Zn作为主要成分,其特征是合金成分的重量%为:
Cu 59~63
Zn 32~40
Bi 0.8~2.5
Mg 0.01~0.10
Sn 0.8~1.5
P 0.02~0.08
Pb <0.05
其他元素 0.1~0.5
其他元素是选钛、铁、镍、稀土金属中的的至少两种元素及不可避免的杂质,
各组分之和为100。
2.如权利要求1所述的微量铅黄铜合金的制造方法,包括按配方分合金化处理和熔炼黄铜合金、铸锭表面处理、大挤压比挤压,冷拉拔,中间退火,消除内应力退火几个步骤,其特征是:
2.1合金化处理、熔炼黄铜合金、铸锭:分别将合金化处理的成分的重量%为Cu80Bi20的CuBi中间合金、成分的重量%为Cu70Mg30的CuMg中间合金、成分的重量%为Cu85Sn15的CuSn中间合金、成分的重量%为Cu86P14的CuP中间合金加入熔化后的成分的重量%为Cu59Zn39的CuZn合金溶液中,在工频感应电炉中在温度为1060℃精炼5分钟,搅拌均匀,调整至温度为1040℃的浇铸温度,分别浇铸成挤压锭坯;
2.2表面处理、大挤压比挤压:所制得的微量铅黄铜合金挤压锭坯在温度为670℃保温1~1.5小时热挤压,挤压比大于40;
2.3冷拉拔、中间退火、消除内应力退火:经挤压获得的微量铅黄铜合金,在温度为550~600℃进行1小时中间退火,按照常规冷拉拔工艺拉拔至所需尺寸,冷拉拔变形率小于40%;成品在温度为300~340℃光亮退火2~4h,消除加工应力;合金机械性能测试,与铅黄铜相同。
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