[發明專利]一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201710297631.8
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107164652B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 朱權利;田小平;楊超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/03
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金及其制備方法。按重量百分比計，該硅鎂磷黃銅合金含有：60wt%Cu，0.5～0.9wt%Si，0.5～0.9wt%Mg，0.5～0.7wt%P，0.2～0.4wt%Al和選擇添加元素0～0.6wt%，其余為Zn和雜質，雜質合計小于1wt%。所述合金嚴格要求Mg、Si、P元素的添加配比，Mg、Si、P元素的含量之和處于1.8～2.4wt%，其中Mg、Si含量之和處于1.3～1.6wt%。本發明將原料組分熔化，待成分均勻化后，在高溫下精煉，澆注，后冷卻至室溫脫模，得到所述的無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金。本發明的硅鎂磷黃銅合金切削性能、耐腐蝕性能優異，力學性能優良，成本低廉，可代替鉛黃銅，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于環保黃銅合金領域，具體涉及一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金及其制備方法。

背景技術

鉛黃銅有著優異的切削性能、綜合性能以及價格的優勢，在水暖衛浴、電器電子、儀器儀表、機械制造等各種領域有著廣泛的應用。但是鉛元素會在加工生產或使用過程中析出，進而危害人體健康。隨著人們對健康與環保意識的不斷增強，發達國家很早就已經對鉛黃銅進行限制和禁止，我國也加緊了對無鉛黃銅的研究與應用。高銅硅黃銅的銅含量高達70%以上，綜合性能雖好，但成本過高，不易推廣應用，而低銅硅黃銅又因為γ相的產生，硬度值高，切削力高，切削性能不佳，有待進一步改善。

硅、鎂、磷部分溶于銅，與銅形成金屬間化合物，形成的化合物彌散分布于基體中，在切削時產生“切口效應”有利于斷屑。同時硅、鋁元素的添加會使黃銅的耐腐蝕能力增強，錫元素可以顯著地提高合金的耐腐蝕性能。國內有許多研究工作者對硅黃銅、鎂黃銅、磷鈣黃銅及其硅、鎂、磷元素的作用都有過研究，但主要是對單個元素進行研究。在研究過程中還存在關鍵問題需要解決，添加單一的1～2種主要元素，加入量太多，一方面在熔煉時易氧化燒損，很難控制合金的質量，另一方面會使材料的硬度太高；加入量太少又不能形成有效的斷屑質點，切削性能不理想，以至于很難推廣應用。

基于硅黃銅與添加其他元素的研究現狀，本發明是通過復合添加硅、鎂、磷以及少量的鋁、錫、硼、稀土等元素，并嚴格控制硅、鎂、磷等元素的添加量及添加比例，期望獲得一定數量的脆而不硬的質點化合物均勻分布在晶內晶界的組織，有利于切削的斷屑同時又不會使合金的硬度太高，材料的工藝性能優良，合金資源豐富，成本低廉。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金。該硅鎂磷黃銅合金的切削性能優異，具有鑄造性能、力學性能、耐腐蝕性能優良的特點。

本發明還提供了所述的一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金的制備方法。

本發明通過如下技術方案實現。

一種無鉛易切削硅鎂磷黃銅合金，按重量百分比計，含有60wt%Cu，0.5～0.9wt%Si，0.5～0.9wt%Mg，0.5～0.7wt%P，0.2～0.4wt%Al和選擇添加元素0～0.6wt%，其余為Zn和雜質，雜質合計小于1wt%。

進一步地，Si、Mg、P的含量配比中，Mg、Si、P的含量之和處于1.8～2.4wt%，Mg與Si的含量之和處于1.3～1.6wt%，P的含量在0.5～0.7wt%。

進一步地，所述選擇添加元素包括Sn、B和Re中的一種以上，其中，按重量百分比計，各元素添加后在合金中的含量為：0.2～0.5wt%Sn，0.002～0.006wt%B，0.002～0.006wt%Re。

進一步地，所述合金的組織結構特征為：包括α和β兩個基本組成相，以及脆性的球狀或短桿狀金屬間化合物，金屬化合物均勻分布在晶內及晶界。

更進一步地，所述金屬間化合物為Cu₂Mg+Cu₃P+Mg₃P₂或者Cu₂Mg+γ。