一种环保易切削铋黄铜管的合金材料及加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种环保易切削铋黄铜管的合金材料及加工工艺，由下列用量为重量份的原料配制而成：铋:0.8-2%，稀土:0.03-0.3%，镉≤0.01%，铅≤0.01%，铜:57-60%，锌：余量。本发明具有环保和易切削等特点。
【专利说明】—种环保易切削铋黄铜管的合金材料及加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属加工领域，尤其涉及一种环保易切削铋黄铜管的合金材料及加工工艺。
【背景技术】
[0002]由于黄铜中的铅易溶出，进入人体后会对神经和消化系统产生较大的危害，特别是对儿童的智力发育造成不可逆的损害，因此含铅黄铜在使用范围方面受到较大的约束。
[0003]发达国家较早就高度重视了铅等重金属有害物质的污染问题，2011年I月4号美国饮用水减少铅行动成为公共法律，对饮用水的铅含量作了明确规定，其中S.3874规定所谓“无铅”概念，是在安全饮用水条例框架内体现两个方面:1、使12用的铅焊料和焊剂(电流法)铅含量不超过0.2% ;2、饮用水管道和卫生洁具及其配件加权平均含量不超过0.25%.国家经贸委、建设部、国家质检局、国家建材局联合发出“关于住宅建设中淘汰落后产品的通知》要求自2001年6月I日起禁止使用镀锌钢管。推广作用铝塑复合管PEX及PPR管道，但由于水龙头及管道接头多用铅黄铜制成，输水管道污染依然存在。
[0004]全世界使用易切削黄铜180万吨左右，由于Bi对人体无危害，因此，利用铋替代铅，生产环保易切削黄铜管已经为人们认可，并不断的发展。其市场前景广阔，极具开发价值。
[0005]但目前无论是国外的铋黄铜还是国内的硅黄铜，由于其脆性，实际生产中很容易开裂或者根本无法挤压、拉伸成型，且无铅易切削黄铜的研究主要集中在棒材开发上，而对在电子电器、接插件、仪表零件、饮水系统的水管、水龙头、阀门、管接头以及汽车消防和飞机上使用的液压阀件等方面，大量采用到的黄铜管的研究却少有研究。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是提供一种环保易切削铋黄铜管的合金材料及加工工艺，本发明在前人的基础上，优化铋的含量，并添加微量元素作为变质剂，在保证切削性能的同时，改善其加工使用性能，使其能够满足实际生产的需要，通过设计合金成份与工艺，同时对比Hpb59-1黄铜的力学性能、切削性能和耐腐蚀性能、脱锌深度测量、静态拉片试验和电化学测试腐蚀等研究方法来确定最佳合金成份、加工工艺、退火温度及耐腐蚀性能的，达到制备出性能优异的环保易切削铋黄铜管。本发明的目的可通过以下方案来实现:一种环保易切削铋黄铜管的合金材料，由下列用量为重量份的原料配制而成:铋:0.8-2%，稀土:0.03-0.3%，镉 < 0.01%，铅< 0.01%，铜:57-60%，锌:余量。
[0007]铋与铅一样，在铜中是以独立的相存在的，铋与铅一样属于在黄铜熔体中的溶解度很大，但在黄铜中的固溶度几乎为零，故在含铋黄铜熔体凝固时，铋会像铅一样沉淀而形成弥散的铋颗粒。这就非常有利于提高无铅黄铜的加工性能。
[0008]通过以Cu-Bi中间合金及稀土等元素添加剂，将Bi加入溶体，从而改变Bi在合金中的存在方式，使其以颗粒有关方面均匀分布，从而达到提高黄铜切削性能而不降低其力学性能的目的。本发明的加工工艺如下:配料一洗炉一Cu装炉加工炭粉覆盖一加入Zn保温3min加入Cu-Re等中间合金保温5min —加入Cu-Bi中间合金(用钟罩压入保温炉底部)保温3min —扒渣一浇铸Φ160空心锭一铸锭加热(加热温度为750_770°C)— 1630吨挤压机挤出圆管一轧制一通过式退火(退火温度550-600°C)—表面处理一多道拉伸至各种规格管。
[0009]采用热模铸造技术，水平连续铸造空心锭，挤压工序采用空心锭、固定穿空针挤压。由于Bi的热裂性，因此需要精密的连续铸造技术。水平连续铸造环保易切削黄铜管空心锭，采用热模铸造技术，采取振动拉锭法铸造参数为:(1)铸造温度:1050-1070°C;(2)拉铸速度:10-50晕米/秒；(3)振动频率:80-120次/分钟，(4)振幅:4_8晕米。
[0010]为了保证环保易切削黄铜管的挤压坯料质量，减少产品在挤压过程中产生断面上的组织性能不均匀性以及产品扭曲和裂纹，采用理论模拟一程序控制(速度控制)的等温挤压。挤压工艺为(I)铸锭加热温度750-770°C;(2)挤压比> 12 ;挤压速度，电脑反馈控制。
[0011]在线控制调整管子的偏心轧管技术，为了保证环保易切削黄铜管的机械性能和控制管子的偏心，对挤压坯料进行轧制。轧制工艺为:(1)轧制加工率》30%，(2)轧制速度:100-200晕米/分钟。
【具体实施方式】
[0012]实施例一:加工生产制品规格为Φ38Χ2.0mm的环保易切削铋黄铜管，采用加工工艺如下:
配料一洗炉一Cu装炉加工炭粉覆盖一加入Zn保温3min加入Cu-Re等中间合金保温5min —加入Cu-Bi中间合金(用钟罩压入保温炉底部)保温3min —扒渣一浇铸Φ 160空心锭一铸锭加热(加热温度为750-770°C) — 1630吨挤压机挤出Φ50Χ5πιπι圆管一轧制Φ42Χ3.0mm圆管一通过式退火(退火温度550-600°C)—表面处理一多道拉伸至Φ38Χ2.0mm规格圆管。
[0013](配料:Bi:1.35%, Re:0.1%，Cd:0.005%, Pb:0.006%, Cu:58.3%,杂质总和:0.08%,Zn:40.159%)
实施例二:加工生产制品规格为Φ40Χ3.0mm的环保易切削铋黄铜管，采用加工工艺如下:
配料一洗炉一Cu装炉加工炭粉覆盖一加入Zn保温3min加入Cu-Re等中间合金保温5min —加入Cu-Bi中间合金(用钟罩压入保温炉底部)保温3min —扒渣一浇铸Φ 160空心锭一铸锭加热(加热温度为750-770°C) — 1630吨挤压机挤出Φ50Χ5πιπι圆管一轧制Φ44Χ4.0mm圆管一通过式退火(退火温度550-600°C )—表面处理一多道拉伸至Φ40Χ3.0mm规格圆管。
[0014](配料:Bi:1.50%, Re:0.15%, Cd:0.006%, Pb:0.007%, Cu:58.5%,杂质总和:0.07%, Zn:39.767%)
【权利要求】
1.一种环保易切削铋黄铜管的合金材料，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成-M:0.8-2%，稀土:0.03-0.3%，镉< 0.01%，铅< 0.01%，铜:57-60%，锌:余量。
2.一种制备权利要求1的合金材料的工艺:配料一洗炉一Cu装炉加工炭粉覆盖一加入Zn保温3min加入Cu-Re等中间合金保温5min —加入Cu-Bi中间合金保温3min —扒渣—浇铸Φ160空心锭一铸锭加热一1630吨挤压机挤出圆管一轧制一通过式退火一表面处理一多道拉伸至各种规格管。
【文档编号】C22F1/08GK104451249SQ201410796658
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】段建松, 方士平 申请人:贵溪宏宇金属有限公司