[發(fā)明專利]一種低銅合金及其制備方法和用途

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410037833.5
• 申請日: 2014-01-25
• 公開（公告）號: CN103789574A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 孫文聲;余惺;楊澍;許丁洋
• 申請（專利權）人: 寧波博威合金材料股份有限公司
• 主分類號: C22C18/00
• 分類號: C22C18/00;C22C18/02;C22C18/04;C22C30/06;C22C9/04
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙) 33243
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發(fā)明涉及一種低銅合金及其制備方法和用途，屬于新材料技術領域。

技術背景

鋅合金是以鋅為主加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋅合金分為鑄造鋅合金和變形鋅合金，變形鋅合金，尤其是接近共晶成分的鋅合金，由于導熱性能較差，易粘結刀具，在切削加工時通常會遇到較大困難，這是限制鋅合金應用的重要原因之一。切削加工性指金屬材料被刀具切削加工后成為合格工件的難易程度，切削加工性的好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量，它與金屬材料的化學成分、力學性能、導熱性及加工硬化程度等因素有關，通常硬度和韌性作為切削加工性好壞的大致判斷。一般的講，金屬材料的硬度越高越難以切削，硬度雖不高，但韌性很大，切削也很困難。不同的金相組織，不同的硬度對切削加工性能的影響是不同的。球狀組織對車削加工很有利。深孔鉆削和盲孔鉆削是綜合檢驗切削加工性的重要指標。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中切削性能的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，間接的帶來生產(chǎn)成本的巨大變化。作為有色金屬棒材、型材大部分產(chǎn)品用于機加工行業(yè)的基本原材料，需要進行進一步的加工。使用自動車床或儀表車床加工，產(chǎn)品廣泛的應用于電子、制筆、制鎖等眾多五金行業(yè)。合金棒材切削性能的好壞對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本起到非常重要的作用。傳統(tǒng)都是采用黃銅合金作為易切削合金材料，但銅價格趨貴，材料成本較高，制約了它的使用。

現(xiàn)有技術中采用易切削變形鋅合金來替代易切削鉛黃銅已有研究，如中國專利申請（公開號：CN101812615A）涉及一種含鉍無鉛易切削變形鋅合金；該鋅合金由下述組份按重量百分組成：鋁(A1)8～12％；銅(Cu)0.6～1.5％；鎂(Mg)0.03～0.1％；鉍(Bi)0.1～0.8％；其余為鋅(Zn)和不可避免的雜質(zhì)；雜質(zhì)含量≤0.05％。該種合金采用Bi作為易切削元素導致生產(chǎn)成本較高，且強化相較少機械性能較低。又如中國專利申請（公開號：CN101851713A）涉及一種易切削高強度鋅合金，該鋅合金各組分組成按重量百分比計分別為：鋁1％～25％，銅0.5％～3.5％，鎂0.005％～0.3％，錳0.01％～0.1％，以及鉍0.005％～0.15％或／和銻0.01％～0.1％，以及總量不大于0.05％的雜質(zhì)。該種合金中易切削元素Bi和Sb的含量較低，在切削過程中的斷屑能力和切削效率一般。再如中國專利申請（公開號：CN102011027A）涉及一種無鉛易切削鋅合金，該鋅合金的化學成分的重量百分比如下：鋁5～28％，銅1～8％，鎂0.01～0.08％，鉍0.05～1.0％，鉛少于0.01％，其它元素0.05～0.5％，余量為鋅，所述其它元素為稀土元素、鈦、硼中的兩種或兩種以上。該種合金的銅含量較高，合金的塑性會因此降低。

因此，研究開發(fā)出一種既具有優(yōu)良切削性能，又具有良好力學性能的變形鋅合金，實現(xiàn)對已有易切削鉛黃銅的替換具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種具有優(yōu)良切削性能又具有良好力學性能的低銅合金。

本發(fā)明的上述目的可通過以下技術方案實現(xiàn)，一種低銅合金，按重量百分比計該合金包括0.1-10%銅、1-40%鋁、0.1-4%鉛、0.01-0.1%鎂，余量的鋅和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明在鋅合金的配方中通過銅元素的添加，使其與鋅元素形成金屬間化合物，提高合金的強度，改善鋅基合金的脆性。又在合金中添加鋁元素，產(chǎn)生固溶強化的效能，提高合金的強度、硬度，并降低合金比重，使合金具有優(yōu)異的綜合物理和力學性能，與常用的鉛黃銅合金接近，可代替常用的黃銅合金。其次，本發(fā)明在合金中添加了易切削元素鉛，使其以游離態(tài)的形式分布于相界間，在受到外界切削力的時候，在鉛顆粒周圍引起應力集中，從而起到斷屑的作用，并提升切削效率。此外，本發(fā)明在低銅合金中添加微量的金屬元素鎂，使其以化合物的形式分布于晶間，起到抗晶間腐蝕的作用，并通過各元素之間產(chǎn)生的協(xié)同作用，使本發(fā)明的低銅合金在易切削的同時具有具有很高的強度，其強度和導電率可以達到部分黃銅的技術參數(shù)。

在上述的低銅合金中，作為優(yōu)選，按重量百分比計該合金包括0.5-4%銅、2-20%鋁、0.5-2%鉛、0.01-0.06%鎂，余量的鋅和不可避免的雜質(zhì)。

在上述的低銅合金中，該合金還包括選自鎳、鈷、錳、鐵中的一種或多種元素，且所述元素的總含量為0.01-2重量%。在低銅合金中微量添加鐵、鈷、鎳、錳中的一種或多種元素會在合金基體中形成小而硬的相，提高合金材料的強度和硬度，可根據(jù)不同的用途添加。