专利名称：一种环保型易切削黄铜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料，尤其涉及一种实现易切削的环保型无铅化黄铜。
背景技术：
含铅黄铜具有优良的易切削性能、冷热加工性能和自润滑性，能满足各种形状零部件的加工要求，是广泛应用的一种铜合金。但是，该合金在生产和制造过程中也给环境和人体健康带来污染和危害。因此，各国政府出台了对含铅铜合金应用的限制性指令，含铅铜合金的使用范围正在受到严格的控制。现有的含铅铜合金很难满足上述指令性规定的要求，2003年9月22日，美国通过“废旧电气新产品回收利用法”(加洲65提议)；2005年2月16日，日本京都议定书“采用环境税”生效；2006年7月1日，欧盟通过ROHS指令，今后投放欧盟的电器和电子产品对含铅、镉等有害物质有严格控制；我国国家发改委、信息产业部也联合出台了“废旧家电及电子产品回收处理管理条例”和“电子信息产品污染防治管理办法”两个法规。这对铅黄铜系列品种在各行业中的应用受到极大的制约。就《WEEE》和《RoHS》指令而言，涉及的产品达10大类共123种。其中包括大型家用电器、小型家用电器、IT及通讯设备、用户设备(音响、影像)、照明设备、电子电器工具、玩具、休闲和运动设备、医用设备、检测和控制仪器。其中前七类产品都是我国主要出口的电子、电器和设备产品，而这些产品使用含铅铜合金材料占有相当大的比重，估计占其出口额的3～5％，约达12～20亿美元。因此，我国相关出口企业纷纷提出无铅环保型铜合金材料的供应要求，并调整相应的产品技术规范，以适应欧盟等地区和国家对相关产品的环保要求。我国铅黄铜正在广泛使用的品种有管、棒、型、线、板、铸件，总计约80万吨，迫切需要以环保型合金替代。
但目前国内研发无铅环保合金存在的主要问题是 1.在合金中加入碲、鉍、銻等元素，使得生产成本提高，很难形成产业化批量生产，以替代大量使用的铅黄铜； 2.加铋、锑元素后使黄铜的塑性加工性能下降，成材率降低。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种既具有优良的切削性、易冷热成型和优异的耐磨耐腐蚀性能，又能有效解决铅黄铜污染环境问题的环保型易切削黄铜。
为了替代大量使用的铅黄铜，在保证使用性能的基础上，最有前途的材料是在黄铜中加入在自然界丰富的元素，加入磷可以改善液态金属里的气体排放，粉状玻璃的加入可在合金的晶界出现脆性相，提高切削性能。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种环保型易切削黄铜，其特征在于它的成分是由铜、锌、锡、磷、稀土及玻璃和不可避免的杂质组成，各组成成分的质量百分数为铜55.00％～65.00％；锡0.01％～1.50％；磷0.05％～1.00％；稀土0.01％～0.50％；粉状玻璃0.10％～5.00％；余量为锌及不可避免的杂质。
作为优选的技术方案是各组成成分及质量百分数为铜56.00％～62.00％；锡0.04％～1.00％；磷0.06％～0.09％；稀土0.02％～0.40％；粉状玻璃0.20％～4.00％；余量为锌及不可避免的杂质。
作为进一步优选的技术方案是各组成成分及质量百分数为铜57.00％～59.00％；锡0.06％～0.80％；磷0.07％～0.08％；稀土0.03％～0.30％；粉状玻璃0.30％～3.00％；余量为锌及不可避免的杂质。
在上述方案中，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。
其制造方法是采用合金化处理和覆盖保护方法熔炼，使金属铜、锌、锡、稀土及磷快速固溶，并形成金属间化合物。在1030℃加入粉状玻璃立即快速搅拌、快速浇铸。
因此，本发明有益效果是由于采用粉状玻璃替代对环境和人体健康产生很大危害的铅元素，实现易切削黄铜的无铅化。该黄铜生产制造成本低，完全达到国际环保、健康、安全标准的要求。并且具有优良的切削性能、热加工性能和力学性能，特别适用于切削加工成型的零部件、锻件、铸件等；应用于电子器件、水暖卫浴、结构件等领域。
具体实施例方式 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1 环保型易切削黄铜各组成成分及质量百分数为铜55.00％；锡0.60％；磷0.06％；稀土0.02％；粉状玻璃0.50％；余量为锌。另外还有不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。装料顺序铜—锌—锡—加入清渣剂—磷铜合金(石墨钟罩式加入)—扒渣—木炭覆盖—清渣剂(冰晶石)—扒渣—喷火—浇铸，在1030℃加入粉状玻璃充分搅拌，铁模浇铸。切削系数为80％，热塑性好，无明显铸造缺陷，晶界交点有脆性玻璃质点存在。合金的原材料成本相当于HPb59-1的96.5％。材料的各项性能数据如下 切削系数为80％； 抗拉强度(热挤)为420Mpa； 导电率27％；硬度(热挤)为65HRB。
实施例2 环保型易切削黄铜各组成成分及质量百分数为铜57.50％；锡0.08％；磷0.07％；稀土0.04％；粉状玻璃1.00％；余量为锌。另外还有不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。装料顺序铜—锌—锡—加入清渣剂—磷铜合金(石墨钟罩式加入)—扒渣—木炭覆盖—清渣剂(冰晶石)—扒渣—喷火—浇铸，在1030℃加入粉状玻璃充分搅拌，铁模浇铸。热塑性好，无明显铸造缺陷，晶界交点有脆性玻璃质点存在。合金的原材料成本相当于HPb59-1的96.8％。材料的各项性能数据如下 切削系数为78％； 抗拉强度(热挤)为415Mpa； 导电率29％；硬度(热挤)为65HRB。
实施例3 环保型易切削黄铜各组成成分及质量百分数为铜59.00％；锡0.05；磷0.08％；稀土0.06％；粉状玻璃2.00％；余量为锌。另外还有不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。装料顺序铜—锌—锡—加入清渣剂—磷铜合金(石墨钟罩式加入)—扒渣—木炭覆盖—清渣剂(冰晶石)—扒渣—喷火—浇铸，在1030℃加入粉状玻璃充分搅拌，铁模浇铸。热塑性好，无明显铸造缺陷，晶界交点有脆性玻璃质点存在。合金的原材料成本相当于HPb59-1的97％。材料的各项性能数据如下 切削系数为87％；导电率30％； 抗拉强度(热挤)为400Mpa； 硬度(热挤)为68HRB。
实施例4 环保型易切削黄铜各组成成分及质量百分数为铜62.00％；锡0.85％；磷0.28％；稀土0.15％；粉状玻璃3.50％；余量为锌。另外还有不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。装料顺序铜—锌—锡—加入清渣剂—磷铜合金(石墨钟罩式加入)—扒渣—木炭覆盖—清渣剂(冰晶石)—扒渣—喷火—浇铸，在1030℃加入粉状玻璃充分搅拌，铁模浇铸。热塑性好，无明显铸造缺陷，晶界交点有脆性玻璃质点存在。合金的原材料成本相当于HPb59-1的97.5％。材料的各项性能数据如下 切削系数为85％； 抗拉强度(热挤)为380Mpa； 导电率32％；硬度(热挤)为60HRB。
实施例5 环保型易切削黄铜各组成成分及质量百分数为铜64.00％；锡0.90；磷0.40％；稀土0.45％；粉状玻璃4.50％；余量为锌。另外还有不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。装料顺序铜—锌—锡—加入清渣剂—磷铜合金(石墨钟罩式加入)—扒渣—木炭覆盖—清渣剂(冰晶石)—扒渣—喷火—浇铸，在1030℃加入粉状玻璃充分搅拌，铁模浇铸。热塑性好，无明显铸造缺陷，晶界交点有脆性玻璃质点存在。合金的原材料成本相当于HPb59-1的98％。材料的各项性能数据如下 切削系数为80％； 导电率34％； 抗拉强度(热挤)为370Mpa； 硬度(热挤)为58HRB。
权利要求
1.一种环保型易切削黄铜，其特征在于它的成分是由铜、锌、锡、磷、稀土及粉状玻璃和不可避免的杂质组成，各组成成分的质量百分数为铜55.00％～65.00％；锡0.01％～1.50％；磷0.05％～1.00％；稀土0.01％～0.50％；粉状玻璃0.10％～5.00％；余量为锌及不可避免的杂质；杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。
2.根据权利要求1所述的环保型易切削黄铜，其特征在于各组成成分及质量百分数为铜56.00％～62.00％；锡0.04％～1.00％；磷0.06％～0.09％；稀土0.02％～0.40％；粉状玻璃0.20％～4.00％；余量为锌及不可避免的杂质；杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。
3.根据权利要求1所述的环保型易切削黄铜，其特征在于各组成成分及质量百分数为铜57.00％～59.00％；锡0.06％～0.80％；磷0.07％～0.08％；稀土0.03％～0.30％；粉状玻璃0.30％～3.00％；余量为锌及不可避免的杂质，杂质含量≤0.05％，其中铅含量<0.01％。
全文摘要
本发明公开了一种环保型易切削黄铜，含有铜、锌、锡、磷、稀土、粉状玻璃等，各组成成分的质量百分数为铜55.00％～65.00％；锡0.01％～1.50％；磷0.05％～1.00％；稀土0.01％～0.50％；粉状玻璃0.10％～5.00％；余量为锌；另外还有≤0.05％的杂质。其制造方法是采用合金化处理和覆盖保护方法熔炼，使金属铜、锌、锡、稀土及磷快速固溶，并形成金属间化合物。在1030℃加入粉状玻璃立即快速搅拌、快速浇铸。本发明由于采用粉状玻璃替代对环境和人体健康产生很大危害的铅元素，实现易切削黄铜的无铅化。该黄铜生产制造成本低，完全达到国际环保、健康、安全标准的要求。并且具有优良的切削性能、热加工性能和力学性能，特别适用于切削加工成型的零部件、锻件、铸件等；应用于电子器件、水暖卫浴、结构件等领域。
文档编号C22C9/04GK101497950SQ20091009547
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者硕 王, 宋长洪 申请人:宋长洪