[發明專利]一種無鎳無鉛易切削白銅及其制備方法

有效

• 申請號: 201310161306.0
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103255315A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 柳瑞清;蔡薇;邱光斌;王剛;柳羏;廖鈺敏;鐘強強;陸萌萌;張英
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C22C9/05
• 分類號: C22C9/05;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術領域

本發明涉及一種白銅合金材料，具體涉及一種無污染、易切削、機械加工性能良好的無鎳無鉛白銅合金，本發明還涉及該合金的制備方法。

背景技術

在銅合金中添加鎳元素能提高合金的強度和抗蝕性，且大幅度提高銅合金的彈性，但是合金中鎳含量較高，通常在16%以上。白銅是以鎳為主要合金元素的銅合金，白銅特別是鋅白銅（Cu-Ni-Zn）合金，不僅具有銀白色的外觀，而且具有優良的耐腐蝕性能、較高的彈性和良好的工藝性能，因此鋅白銅除作為結構材料使用外，還廣泛用來制作與人體接觸的金屬制品。但是鋅白銅切削性能較差，會嚴重影響合金的機械加工，為了改善鋅白銅加工性能，人們在白銅合金中添加微量的鉛（Pb）1-3%，以改善其切削性能，如Cu₄₃Ni₁₂Zn₃₈Mn₅Pb₂合金等，由于合金中含有鉛，可大幅度的提高切削性能，而被廣泛用于筆芯、眼鏡框架、儀器儀表、電子電器、鐘表等零配件制造行業，含鉛白銅在國內外市場用量都比較大。

近期研究發現，人體長時間與含鎳的金屬材料接觸，會對人體產生致敏反應和致癌影響，已日益引起世界醫學界和材料工程界的重視。世界各國對日用和醫用金屬材料中的鎳含量限制越來越嚴格，歐盟從2000年起對所有與人體有接觸的金屬產品，實施含鎳量及其釋出量的條例管理，規定制造商和進口商不得在歐盟市場推出不符合規定的產品，不得向消費者出售或提供不符合規定的產品。而且鎳資源有限、價格高，使得合金制造成本居高不下。

不僅如此，國際上還出現了禁止用含鎳合金制造與人體接觸產品的趨勢。德國于2000年7月21日開始，禁止生產和進口與人體長時間接觸的含鎳元素的產品。此外，銅合金中的重金屬—鉛，對人體的健康和環境存在潛在的威脅。隨著人類社會的發展和人們對改善生態環境、提高生活質量的日趨重視，對環境保護意識不斷增強，含鉛銅合金的應用受到國內外各國環保政策的限制，尤其在發達國家受限制更為嚴格，如歐洲議會和歐盟委員會要求在新投放市場的電子、電器、儀器設備中，嚴格限制使用含鉛的有害物質。國家發改委、信息產業部頒布的“廢舊家電及電子產品回收處理管理條例”和“電子信息產品污染防治管理辦法”，對鉛等有害物質作了嚴格限制。上述法規對含鉛銅合金系列品種在各行業中的應用受到極大的制約，產品包括：家用電器、通訊設備、照明設備、醫用設備、檢測和控制儀器、玩具、運動器材等。因此，我國相關生產企業必須調整相應的產品技術規范，以適應國內外對相關產品的環保要求。

由于世界各國對鉛、鎳有害影響的普遍關注，鋅白銅材料正面臨嚴峻的挑戰，開發新型無鉛無鎳白銅合金顯得尤為重要。可以預計，由于鎳和鉛對人體及環境的危害，國內外對含鉛和鎳制品的使用將越來越嚴格的限制，開發新一代無鎳無鉛易切削銅合金材料勢在必行。

近年來國內外研究開發了一系列無鎳白銅材料和無鉛易切削白銅合金材料，如：Cu-Mn-Zn-Al-Fe、CuMn₁₅Zn₁₅Al₁、Cu-Mn-Zn等無鎳銅合金，以及無鉛易切削白銅合金“一種含秘無鉛易切削鋅白銅合金”（專利號200710118018.1）、“一種無鉛易切削鋅白銅合金”（專利號CN200510061720.X）等，但是，無鉛無鎳易切削白銅合金的專利尚未見報導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無鎳無鉛易切削白銅合金，本發明以銅為基，采用國內資源豐富價格低廉的鋅、錳、鋁為主要添加元素，以微量鈣、鎂、硅等元素代替鎳和鉛元素，研究開發具有良好的彈性、易切削等綜合機械加工性能的無鉛無鎳易切削白銅合金，達到降低合金的生產成本、滿足合金的機械切削性能和安全環保的要求。

本發明的另一目的在于提供無鎳無鉛易切削白銅合金的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案實現：

一種無鎳無鉛易切削白銅，所述白銅合金的重量百分比組成為：錳10～15%，鋅8～13%，硅0.5～0.8%，鋁0.5～1.5%，稀土元素鈰0.03～0.08%，“鈣+鎂”1～1.5%，余量為銅和不可避免的雜質。

進一步，所述“鈣+鎂”的組成為“30%Ca+Mg”。

上述無鎳無鉛易切削白銅的制備方法，所述方法具體為：

1）先將電解銅加入熔煉爐，烘料15～20min；

2）加硼砂作覆蓋劑后，升溫至1250～1350℃進行電解銅熔化；