[發明專利]一種易切削鎂鈣黃銅及其制備方法

無效

• 申請號: 200910043421.1
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101550503A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 肖來榮;易丹青;張路懷;周宏明;劉彥;柳公器;胡加瑞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/02;C22F1/08;C21D1/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種黃銅及其制備方法，尤其涉及到一種具有優異的切削性能、機械性能和耐腐蝕性能的綠色環保無鉛易切削鎂鈣黃銅合金及其制備方法。

背景技術

鉛黃銅具有優良的易切削、力學、物理等性能，是廣泛應用的一種銅合金，發達國家僅黃銅水管的使用率就高達90％以上，然而鉛是一種對環境和人體危害作用巨大的元素，在鉛黃銅中鉛以游離態單質方式存在，并隨著鉛黃銅的腐蝕而進入水中，因此在工業生產中必須嚴格控制各種產品的鉛含量。目前無鉛黃銅的替代研究主要有鉍黃銅和銻黃銅，但國內對鉍、銻黃銅的研究尚未形成自主知識產權。

發明內容

本發明所要解決的第一技術問題是提供一種具有優異的切削性能、耐腐蝕性能、熱加工性能和機械性能且對環境無污染的易切削鎂鈣黃銅。

本發明所要解決的第二技術問題是提供該易切削鎂鈣黃銅及的制備方法。

為了解決上述第一技術問題，本發明提供的易切削鎂鈣黃銅，由銅、鋅、鎂、鈣合金元素和不可避免的雜質成分組成，所述合金的組成為：銅：58～62wt％、鎂：0.5～3.0wt％、鈣：0.1～1.5wt％，其余為鋅和不可避免的雜質，雜質成分總含量小于0.1wt％。

鈣含量為0.2～1.4wt％。

鎂含量為0.6～2.8wt％。

所述的易切削鎂鈣黃銅的相組成為：α相、β相以及少量細小均勻分布于晶界的金屬間化合物Cu₂Mg和Cu₅Ca等硬脆相。

為了解決上述第二技術問題，本發明提供的易切削鎂鈣黃銅的制備方法，采用覆蓋保護法熔煉鎂鈣黃銅，鈣以熔點低于純鈣的鈣基合金形式加入煉爐中，在995～1050℃下鑄造成黃銅鑄錠，600～750℃狀態下均勻化處2～3小時，在600～750℃溫度下進行擠壓，在300～400℃下進行消除應力退火。

采用上述技術易切削鎂鈣黃銅及其制備方法，無鉛易切削鎂鈣黃銅合金是利用鎂代替鉛，鎂在黃銅中有一定的固溶度，同時也是強化和改善合金切削性能的主要元素，鎂在黃銅中優先與銅反應生成金屬間化合物Cu₂Mg，此金屬間化合物易在合金晶界和β相內聚集，形成易切削的短斷屑點，從而提高合金的切削性能。經過均勻化處理，使含鎂與銅所形成的金屬間化合物在合金中彌散分布，進一步提高合金切削性能，從而使無鉛鎂鈣黃銅獲得了像鉛黃銅那樣優異的切削性能和優良的熱加工性能。當鎂含量較少時，固溶于合金中或與銅反應生成的Cu₂Mg金屬間化合物較少，不能起到改善切削性能的作用，而鎂含量太多時會使合金塑性下降，因此，合金中鎂的優選含量為0.6wt％～2.8wt％。鈣在黃銅中的固溶度很小，它是起補充強化和改善合金切削性能的元素，鈣在黃銅中優先與銅反應生成金屬間化合物Cu₅Ca，此金屬間化合物在合金內也能夠形成易切削的短斷屑點，從而使合金的切削性能提高。經過均勻化處理，使含鈣與銅所形成的金屬間化合物在合金中彌散分布，使合金切削性能得到進一步提高。當鈣含量較少時，固溶于合金中或與銅反應生成的Cu₅Ca金屬間化合物較少，不能起到補充改善切削性能的作用，而鈣含量太多時同樣會使合金塑性下降，因此，合金中鈣的優選含量為0.2wt％～1.4wt％。

本發明在現有的普通鉛黃銅合金的基礎上，針對鉛黃銅的主要使用性能和要求，并結合環境保護的要求，本著降低成本的原則，采用鎂、鈣元素代替環境污染和對人體危害較嚴重的鉛元素，從而達到無鉛和價格低廉的目的。與鉛黃銅和目前的無鉛黃銅相比，具有以下突出優點和積極效果：

①是一種無鉛的黃銅材料，可以消除鉛在生產和使用過程中對環境和人體造成的危害。

②具有優良的切削性能、冷熱成型性、優良的機械性能，同時又具有優異的耐腐蝕性能，可以代替現有的鉛黃銅合金，應用于水暖潔具和其他各種生產領域。

③我國鎂和鈣的資源豐富，價格低廉，可以很大程度的降低成本。

④生產工藝簡單，可控。

本發明的合金特別適用于水暖潔具和其他各種生產領域。它是有利于人體健康和環境保護的新型金屬材料，也是目前廣泛應用的會引起對人體和環境有惡劣影響的鉛黃銅的又一新型理想替代品。

具體實施方式

實施例對本發明綠色環保無鉛易切削鎂鈣黃銅按下表1中的合金成分鑄成鑄錠、擠壓成圓棒。

其生產工藝流程方法如下：

原材料準備及配料-熔煉-澆鑄-鑄錠均勻化處理-熱擠壓-消除應力退火-成品。