[發明專利]微量鉛黃銅合金及其制造方法

無效

• 申請號: 200810058053.3
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101492780A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 夏文華;梅軍
• 申請（專利權）人: 昆明新銅人稀貴金屬科技開發有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22F1/08;B22D7/00;B21C23/00;B21C1/00
• 代理公司: 昆明慧翔專利事務所
• 代理人: 周一康

一、所屬技術領域：

本發明涉及銅合金，特別涉及無鉛黃銅合金及其制造方法。

二、背景技術：

黃銅是銅和鋅的合金，通常鋅的含量小于45％.適宜鑄造，有延展性，可制機械零件、彈殼、日用器具等。在機械制造領域，為提高黃銅的易切削性能，傳統配方是在黃銅中添加鉛，如牌號HPb59-1的黃銅，其成分為59％Cu、40％Zn、1％Pb。實踐證明，鉛是一種有害元素，它對人體可造成大腦中樞及周圍神經系統不可逆轉的損傷，可破壞人體造血系統，阻礙血紅素的合成，導致貧血；會影響人體消化功能和抑制免疫系統功能，尤其是對嬰幼兒造成的損害更加嚴重，鉛黃銅廢棄物對環境造成的污染日趨嚴重，生活供水系統和人們生活中直接接觸的生活用品用鉛黃銅制作，其中鉛的緩慢溶出進入人體產生的嚴重后果，早已受到世界各國的高度重視，環保型易切削無鉛黃銅取代鉛黃銅已是大勢所趨。

三、發明內容：

1、發明目的：本發明的目的是提供一種加工性能，機械性能和耐蝕性能與HPb59-1接近，但鉛含量達到環保要求的新型黃銅材料，以替代HPb59-1鉛黃銅。本發明的技術方案是用金屬鉍替代有害金屬鉛，并通過添加Mg、Sn、P等元素對合金進行改性，解決加入鉍引起的加工脆化問題，同時建立合理的加工和熱處理規范，制造出無鉛鉍黃銅，即可達到本發明的目的。

2、發明的技術方案：本發明的微量鉛黃銅合金及其制造方法是：合金成份的重量％為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，所述的其它元素是選自Ti、Fe、Ni、稀土金屬中的至少兩種元素，其余為不可避免的雜質，不可避免雜質中的鉛含量小于0.05，各組分之和為100。其制造方法是：采用合金化處理和覆蓋保護法熔煉黃銅合金，在溫度為1050℃～1080℃溫度下精煉5～10分鐘，于溫度為1020℃～1040℃鑄成圓錠，用車床車除表面缺陷，于溫度為620℃～680℃溫度下保溫60～90分鐘，通過40～45的擠壓比熱擠壓，經500～560℃保溫60～80分鐘的中間退火，通過酸洗清除表面氧化層，用冷拉拔法加工至成品，冷加工總變形率小于40％；成品在溫度為300～340℃保溫2～4小時，消除內應力光亮退火。本發明屬HPb59-1黃銅的替代合金.由于用鉍替帶鉛，而鉍的熔點低于鉛，在結晶過程中呈熔觸狀態富集于晶界處，造成偏折，熱加工性能顯著降低，為解決鉍黃銅熱脆問題，加入Mg、Sn、P等合金元素進行改性，通過多元素綜合效應，形成金屬間化合物質點，彌散分布于合金內，進一步細化晶粒，改善組織結構，促進鉍的均勻化，提高合金加工性能。在本發明中，當添加元素低于下限時，切削性能顯著降低，而當添加元素高于上限時，冷加工性能變壞，生產成材率下降。

3、發明的積極效果：與原有技術相比，本發明有如下積極效果：

(1)本發明合金避免了鉛對環境的污染和對人體的危害。(2)本發明合金機械性能、耐蝕性能、易切削性能與HPb59-1接近。(3)適用于日用品鑄件和切削加工成形的零部件等。

四、具體實施方式：

分別將合金化處理后的成份重量％為Cu80Bi20、成份重量％為Cu70Mg30、成份重量％為Cu85Sn15、成份的重量％為Cu86P14的中間合金分別加入熔化后的成份重量％為Cu59Zn39的溫度為1060℃的合金溶液中，于工頻感應電爐中在溫度為1070℃精煉8分鐘，并攪拌均勻，熔煉成如表1所示成分的10個微量鉛黃銅合金，將液溫調整至溫度為1040℃澆鑄成擠壓錠坯，經表面處理后加熱至溫度為670℃保溫90分鐘，按大于40的擠壓比擠壓，按照常規冷拉拔工藝拉拔至所需尺寸，用光亮退火爐經溫度為320℃/2h消除內應力退火，分別制備成10個試樣，與HPb59-1鉛黃銅進行對比測試，其結果見表2。

測試結果表明，本發明微量鉛黃銅合金與HPb59-1鉛黃銅比較，主要性能達到或已接近HPb59-1指標，完全可以替代HPb59-1鉛黃銅，并避免了鉛黃銅對環境的污染和對人體造成的危害，用于供水配件和機械部件完全達到環保要求。

表1微量鉛黃銅合金成分

注：表中其他元素包括：Ti、Fe、Ni、Ag、稀土

表2微量鉛黃銅合金機械性能