一种无铋低铅黄铜合金及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种无铋低铅黄铜合金，由如下成分组成：铜57.0-59.0%，不高于0.02%的镍，不高于0.3%的铁，不高于0.05%的铝，不高于0.20%的铅，不高于0.3%的锡，不高于0.2%的杂质，余量为锌。本发明公开的无铋低铅黄铜合金通过调节微量元素比例，提高了铜合金综合性能，减少了污染。
【专利说明】一种无铋低铅黄铜合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合金，尤其涉及一种无铋低铅黄铜合金，属于化学材料领域。
【背景技术】
[0002] 黄铜具有较好的机械性能、良好的耐腐蚀性和较低的应用成本，应用范围广泛。为 了改善黄铜的切削性能和锻造性能，长期以来人们一直向黄铜中加入铅从而形成了铅黄 铜。
[0003] 铅作为一种有害元素，在对环境造成了极大污染的同时，对人体健康也有很大危 害：铅黄铜中的铅是一种重金属元素，对人体血液和神经系统特别是儿童的肾和脑神经会 造成无法估量的损伤。所以近年来，世界各国都在努力寻找一种既不影响加工性能又能改 变铅元素对环境以及人体伤害的无铋低铅黄铜合金材料。
[0004] 在本发明 申请人:的早期研发工作中，曾发明了一种性能优异的无铋低铅黄铜合金 材料，多方面改善了无铋低铅黄铜合金的性能，但是使用了 Bi、Se、As等成分，制造成本较 高，不易大规模生产使用；同时由于使用了 Bi等材料，影响了产品的红冲性能和焊接性能， 产品的综合性能和普遍适用性较差；同时As的存在也会对环境造成一定的污染。
【发明内容】
[0005] 本发明公开了一种无铋低铅黄铜合金，通过对微量元素的含量调整搭配，在不影 响无铋低铅黄铜合金材料的切削性能、耐应力腐蚀性能的基础上有效减小铅元素对环境的 污染以及人体的伤害，同时不需要使用Bi，比普通的无铅黄铜成本更低，克服了含铋黄铜在 熔炼过程中容易出现产品成分偏析，以及在锻造中易产生二次氧化影响铸锭内部重量等缺 陷；同时，本发明的无铋低铅黄铜合金还改善了产品的切削性，与此同时本发明的无铋低铅 黄铜合金不需要使用As元素，虽然砷元素的缺少会影响抗脱锌性能，但是通过其它微量元 素的搭配，依旧保持良好的综合性能。
[0006] 为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的： 一种无铋低铅黄铜合金，由下列组分组成，以质量百分比计：铜57. 0-59. 0%，不高于 0. 02%的镍，不高于0. 3%的铁，不高于0. 05%的铝，不高于0. 20%的铅，不高于0. 3%的锡，不 高于0.2%的杂质，余量为锌。
[0007] 其中，优选的，铜的含量为57. 5-58. 5%。
[0008] 在上述基础上，优选的，锡的含量为0. 20-0. 30%，铁的含量为0. 10-0. 30%。
[0009] 本发明的无铋低铅黄铜合金，通过使用铁，钛，镍，铝，锡等微量元素的复合作用， 最大程度降低了铅元素的含量，并且在保证产品综合性能(切削性能、耐应力腐蚀性能、抗 脱锌性能、红冲和焊接性能）的基础上避开了 BI、Se、Sb等高成分金属元素的使用，避开了 As砷元素的使用，减少污染。
[0010] 在本发明中，上述所用的不高于是指控制所述成分的量是指小于或等于所给数 值。本领域技术人员可以理解，尽管可以尽可能减小杂质和铅的含量，但是考虑到成本需要 和技术难度，通常还是会含有一定量的铅和杂质，可以理解，随着技术的发展，可以更有效 地降低这些成分的含量。
[0011] 在上述基础上，本发明公开无铋低铅黄铜合金的制备方法，包括下述步骤：采用合 金化处理和覆盖保护法熔炼黄铜，投料，使铁、镍等在黄铜熔液中快速固溶为中间化合物， 并均匀分布于晶内和晶界。
[0012] 与其他类型的黄铜合金加工工艺类似，上述过程通常是在中频有芯感应电炉中进 行。
[0013] 相应的，在上述处理完成后，还包括后续工艺处理步骤，即还包括将中间化合物铸 造成铸锭、挤压，中间热处理、消除应力的退火的步骤。
[0014] 本领域技术人员可以根据需要选择合适的温度条件和时间，优选的，在1040°c下 连续铸造成铸锭，在68(T760°C温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在 50(T700°C温度下进行，在低于400°C的温度下可进行消除应力的退火。
[0015] 在最优选情况下，本发明的无铋低铅黄铜合金是通过下述工艺制备的： 在中频有芯感应电炉中，先加入铜锭和覆盖剂冰晶石，采用合金化处理和覆盖保护法 熔炼铜锌合金黄铜，在铜熔体中，按一定成分配比投料，使铁、镍等在黄铜熔液中快速固溶 为中间化合物，并使金属Fe、Ni等均匀分布于晶内和晶界，在1040°C下连续铸造成铸锭，在 68(T760°C温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在50(T70(TC温度下进 行，在低于400°C的温度下进行消除应力的退火。
[0016] 上述所述的一定的成分比例，与本发明无铋低铅黄铜合金组成比例相匹配。
[0017] 在上述制备方法中，铸锭的大小并不受到限制，可以根据实际需要选择；在制备过 程中为了防止材料氧化，优选的在真空环境或者惰性气体保护的环境中进行；熔炼、浇注、 热挤压、冷加工等的时间不受到特别限制，根据生产的需要可以调整；挤压比可以根据需要 进行选择，优选的采用较高的挤压比，例如10-20,热挤压的方法采用本领域任何可用的方 法，不受到限制。
[0018] 与现有的黄铜合金相比，本发明的无铋低铅黄铜合金具有下述技术优势： 1. 最大限度降低了铅的用量，降低了环境的危害和对身体的损害；避免了使用As砷 元素，减少了砷对环境的污染； 2. 通过多种微量元素组合，保持了原有的切削性能，优良的耐应力腐蚀性能； 3. 流动性好，具有良好的锻造性能；改善了无铅铋黄铜的红冲和焊接性能，并克服了 无铅铋黄铜容易偏析和二次氧化的缺陷； 4. 不需要使用BI、Se、Sb等元素，降低了生产应用成本； 5. 加工工艺简单，可以在现有的铅黄铜设备上制备，便于大规模生产应用。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
[0020] 本发明的无铋低铅黄铜合金制备的流程是：原材料准备-合金化处理和覆盖保护 熔炼-连续铸锭-挤压-热处理-拉伸-消除应力的退火-后续深加工处理。
[0021] 在下述中，产品以如下方法制备： 在中频有芯感应电炉中，加入铜锭和覆盖剂冰晶石，采用合金化处理和覆盖保护法熔
【权利要求】
1. 一种无铋低铅黄铜合金，其特征在于由下列组分组成，以质量百分比计：铜 57. 0-59. 0%，不高于0. 02%的镍，不高于0. 3%的铁，不高于0. 05%的铝，不高于0. 20%的铅， 不高于0. 3%的锡，不高于0. 2%的杂质，余量为锌。
2. 根据权利要求1所述的无铋低铅黄铜合金，其特征在于其中铜的含量为 57. 5-58. 5%〇
3. 根据权利要求2所述的无铋低铅黄铜合金，其特征在于其中锡的含量为 0· 20-0. 30%，铁的含量为 0· 10-0. 30%。
4. 根据权利要求1所述无铋低铅黄铜合金的制备方法，其特征在于包括下述步骤：采 用合金化处理和覆盖保护法熔炼黄铜，投料，使铁、镍等在黄铜熔液中快速固溶为中间化合 物，并均匀分布于晶内和晶界。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述反应在中频有芯感应电炉中进 行。
6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于还包括将中间化合物铸造成铸锭、挤 压，中间热处理、消除应力的退火的步骤。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于在1040°C下连续铸造成铸锭，在 68(T760°C温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在50(T70(TC温度下进 行，在低于400°C的温度下进行消除应力的退火。
【文档编号】C22C9/04GK104087781SQ201310110822
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年4月1日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】潘勇 申请人:浙江艾迪西流体控制股份有限公司, 宁波艾迪西国际贸易有限公司