[發明專利]一種高鋅無鉛黃銅合金及制備方法

在審

• 申請號: 201210021140.8
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102560190A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李文君;劉剛;王瑛
• 申請（專利權）人: 九星控股集團有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/03
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及無鉛黃銅合金領域，尤其是涉及一種易切削、耐腐蝕的高鋅無鉛黃銅合金及制備方法，該合金適用于替代機械加工的鉛黃銅合金，是一種優良的環保型綠色金屬材料。

背景技術

伴隨著含鉛制品的大量使用，鉛對于人類的危害日益顯現，鉛中毒和鉛污染已成為人們普遍關注的社會問題。傳統工業上普遍使用的易切削黃銅均為含鉛黃銅(多為HPb59-1等)，由于鉛黃銅具有優良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤滑等特點，能滿足各種形狀零部件的機加工，因此含鉛黃銅被世界公認為重要的基礎材料，而廣泛應用到民用供水/排水系統的鑄件及配件、電子、汽車及機械制造等領域。

但在生產或使用過程中Pb及其化合物易揮發或析出，造成環境污染，危害人體健康。對人體主要造成的危害有：損傷大腦中樞及周圍神經系統；破壞造血系統，阻礙血紅素的合成，導致貧血；影響消化系統功能：抑制免疫系統功能等。因此，世界各國開始重視鉛污染的危害性，并制定相關法令法規嚴格限制或禁止含鉛制品的使用。

所以，以無鉛、低害的物質代替鉛，是減少鉛污染的主要途徑。即通過改善黃銅中的成分組成，適當加入其他少量無毒害的元素代替鉛的功能，使其達到易切削的目的，既滿足工業上的需要又保護了生態環境。

基于以上原因，人們先后開發了無鉛易切削鉍黃銅合金來替代鉛黃銅。鉍黃銅作為最先替代鉛黃銅的無鉛銅合金已在發達國家占有很大的市場。但無鉛鉍黃銅的原材料成本遠比鉛黃銅高，所以只能在環保要求很高的鉛黃銅市場存在需求，使其很難獲得廣泛的推廣與應用。

因此，仍需要一種具有低成本、較好的鑄造性能、切削性、耐腐蝕性與機械性能等特點的無鉛黃銅來替代含鉛黃銅。

發明內容

本發明的目的是提供一種高鋅無鉛黃銅合金及制備方法，高鋅無鉛黃銅替代含鉛黃銅，具有低成本、較好的鑄造性能、切削性、耐腐蝕性與機械性能等特點。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種高鋅無鉛黃銅合金，按重量百分比計，其成分和含量如下：

57-63％銅、1-1.5％石墨(鱗片狀、含碳量在95wt％以上，粒度為150-250目)、0.05-0.2％鈦、0.001-0.05％鋁、0.001-0.05％硼、0.02-0.06％砷、0.2-0.5％鐵、0.1-0.2％錳、0.001-0.07％稀土元素RE(鑭、鈰、釹中的一種或幾種)、其余為鋅，不可避免的雜質含量不超過0.8％。

所述的高鋅無鉛黃銅合金的制備方法是：

在熔煉時，先進行銅鋅合金的熔煉，熔煉溫度為1100-1300℃，待完全熔化后加入石墨和銅鈦中間合金攪拌均勻，靜置保溫10-15分鐘后，再依次加入鋁、硼、砷、鐵、錳、稀土元素的中間合金，其中：鋁、砷、鐵、稀土元素以鋅的中間合金方式加入，硼、錳以銅的中間合金加入，攪拌扒渣，噴火后采用重力澆鑄，澆鑄溫度為1050℃-1100℃，澆鑄速度為1-1.5mm/s，制備合金鑄錠。

所述中間合金中，銅或鋅質量分數均為80-90％。

在熔煉時，覆蓋劑是采用石墨和玻璃，石墨和玻璃的重量比范圍為0.5～2。

本發明的優點及有益效果是：

本發明的高鋅無鉛黃銅通過在該合金中添加石墨替代鉛，同時成本比鉍黃銅低，還可以減少鑄件的裂紋、夾雜等缺點，且能細化黃銅合金晶粒，具有非常優異的冷熱加工性能，提高黃銅材料的機械性能及對海水的耐腐蝕性，可使材料具有良好的切削性能，同時兼具有一定程度的韌性，更兼具有優異的鑄造性、機械強度、加工性與耐腐蝕性，能有效提高產品的生產效率和合格率。

附圖說明

圖1為高鋅無鉛黃銅熔煉過程的工藝流程圖；

圖2為高鋅無鉛黃銅的切削性能試驗圖；

圖3為HPb59-1黃銅的切削性能試驗圖。

具體實施方式

下面對本發明的合金中添加合金元素的功能進行說明。

在本發明中，除非另有說明，高鋅無鉛黃銅合金所包含的成分均以該合金總重量為基準，并以重量百分比(wt％)表示。

本發明的高鋅無鉛黃銅合金中，銅與鋅的含量占總重量的96％以上，其中，銅占合金總重量的57-63％，以提供良好韌性，以利于合金材料的后續加工。