[發明專利]無鉛易切削鎂黃銅棒生產工藝

無效

• 申請號: 201310144664.0
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103243233A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 梁亮
• 申請（專利權）人: 梁亮
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22F1/08
• 代理公司: 鷹潭市博惠專利事務所 36112
• 代理人: 王卿

技術領域

本發明涉及一種黃銅棒生產工藝。?

背景技術

銅是人類最早認識和使用的金屬，銅及其合金具有優良的導電和導熱性能，同時具有耐蝕性、易成型性等優點，目前在銅棒生產過程中大都含有金屬鉛，這種銅鉛合金棒硬度高，不容易切削，不利于深加工。?

發明內容

本發明的目的就是針對上述情況提供一種具有脆而不硬的無鉛易切削鎂黃銅棒生產工藝。本發明的目的可通過以下方案來實現：一種無鉛易切削鎂黃銅棒生產工藝，其特征是由下列用量為重量份的原料配置而成：Cu?60，Zn?30，Mg?8，Bi?0.1，Si?0.1，Al?0.1，P?0.1，Re?0.2，具體生產工藝如下：將配制好的原料投入到中頻感應爐進行熔煉,充分攪拌以使各成分分布均勻,出爐澆入到鐵模得到合金鑄錠。將鑄錠經過車削加工后在500℃進行熱擠壓,然后對擠壓棒用單鏈臥式拉拔機進行拉拔即制得本發明鎂黃銅棒。本發明具有工藝簡單，加工出的黃銅棒易切削，耐腐蝕。?

下面通過各種檢測及試驗來說明本發明的相關性能：?

?1、本發明的力學性能

??????鎂黃銅的力學性能如表1所列。衡量材料塑性的指標是延伸率和斷面收縮率,由表1可見,鎂黃銅的延伸率和斷面收縮率分別為16.30%和32.4%,表明其塑性良好。一方面雖然鎂既固溶于α相又固溶于β相中,但是其溶解度不高,鎂的固溶強化作用不大,對黃銅的塑性影響較小;另一方面在于脆而不硬的含鎂化合物在晶內和晶界均有分布,且其尺寸小(大小為2μm左右),形貌大致為球形,含鎂化合物的特性、形貌及分布均不會明顯降低鎂黃銅的塑性。半硬態鉛黃銅C3604的抗拉強度約為470～550MPa,屈服強度約為350MPa,延伸率大于7%。由表1可見,半硬態鎂黃銅的抗拉強度550MPa,延伸率為16.30%,斷面收縮率為32.4%,而屈服強度大約為280MPa,比半硬態C3604的屈服強度要小。半硬態鎂黃銅的屈服強度較低的原因如下:盡管金屬鎂的加入有固溶強化、沉淀強化的效果,能提高鎂黃銅的強度,但是實驗鎂黃銅中加入的合金元素較多,雜質元素容易富集并在晶界偏析(如鉍、硅等雜質在晶界偏析),晶內也容易出現脆性化合物,這些因素都會降低合金的強度。從金屬的強化理論來看,第二相化合物粒子在晶內分布會產生強化效果,使合金強度提高,其強化效果與粒子本身的強度、形貌、分布情況等因素有關,但主要取決于粒子的強度。從拉拔態鎂黃銅的SEM微觀組織可以看出,在晶粒內部和晶界間存在著球狀的第二相粒子,且第二相粒子小而分散(晶內和晶界均有分布)。第二相粒子對鎂黃銅的強化效果應該較好,但半硬態鎂黃銅的屈服強度并不高,其主要原因可能是第二相粒子脆而不硬,而使其起不到強化作用的緣故。

?2、電化學腐蝕實驗?

鎂黃銅和鉛黃銅的電化學腐蝕實驗結果見表2。由金屬的腐蝕理論可知,當腐蝕速率小于0.02mmΠa時,耐蝕性極好;當腐蝕速率為0.02～0.1mmΠa時,耐蝕性較好;介于0.1～0.5mmΠa之間時,耐蝕性好。可見,新研制的合金在酸中和鹽中的耐蝕性均較好,比較而言耐鹽性更優。影響金屬腐蝕的因素很多,既有金屬本身的因素如成分等還與所處的環境如腐蝕介質等有關。銅的電位較正,在許多介質中都比較穩定,這主要基于它本身的化學穩定性,所以實驗鎂黃銅和C3604的耐蝕性都較好。鎂黃銅中加入鎂后,由于鎂的化學性質極為活潑(腐蝕電位為22.34V),并且在腐蝕介質中產生的氧化膜疏松多孔,氧化鎂的分子體積VM與金屬鎂原子體積VA之比小于1,這種疏松多孔的氧化膜不能對基體產生很好的保護作用。另外晶內和晶界間的第二相粒子,增大了各相之間的電位差異,更易形成腐蝕微電池,這雖然會使其耐蝕性略有降低,但能滿足使用要求,

?

3、切削實驗

鎂黃銅和鉛黃銅合金切屑的尺寸都較小。鉛黃銅合金的切屑細長,呈短針狀,鎂黃銅的切屑為片狀和C型屑,它的內表面呈光滑狀,外表面有一層毛葺葺的金屬。鎂黃銅的切削過程較平穩,切削力比較穩定,波動較小,已加工的合金表面光滑,表面粗糙度較小。從金屬的切削機理研究中我們可以看出,對于鉛黃銅而言,鉛呈細晶狀態均勻分布,與刀刃接觸線上有大量鉛粒子存在,這些彌散的鉛顆粒起著碎裂切屑、減少切屑對刀刃的粘結和焊合,從而使切屑斷裂,減小切屑的尺寸。由于鉛顆粒的熔點較低(鉛的熔點為327.5℃),從而在刀頭與屑的接觸局部受熱而瞬間熔化(熱脆),這有助于改變切屑的形狀,并起到潤滑工具的作用并使刀刃保持鋒利,故其切削性能良好。鎂黃銅的組織中也分布有彌散的第二相粒子,從鎂黃銅的力學性能中可以發現,含鎂化合物粒子具有脆而不硬的特性,與刀刃接觸時在剪切應力的作用下易于破碎,化合物粒子破碎后,與斷口處接觸的金屬發生應力集中,很容易萌生裂紋并擴展,使切屑很快斷裂而不連續長大,減小切屑的尺寸。此外,含鎂化合物粒子具有脆而不硬的特性也能夠減少切屑對刀刃的粘結作用,故其切削性能也不錯。從拉拔態鎂黃銅的SEM微觀組織可以看出,鎂銅鋅三元化合物在晶內有分布,使切屑在切削力的作用下晶內萌生裂紋,能有效減小切屑的尺寸,這是鎂黃銅切削性能提高的主要原因。