本发明涉及一种环保型无铅易切削铈黄铜合金，本发明还涉及一种利用环保型无铅易切削铈黄铜合金生产的铸锭的制备方法，属于金属材料及其制造领域。
背景技术：
黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜——锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高，其强度也提高，而塑性降低。为了改善黄铜的某种性能，通常在简单黄铜中加入铅来改善黄铜的切削性和耐磨性等性能。但是铅是人体细胞的“杀手”，对人体危害巨大，美国和欧盟已明确规定进口产品中的黄铜要完全符合欧盟ROHS指令和WEEE指令要求，并能满足美国加州AB1953法案的有色金属规定。随着中国人民生活水平和质量的不断提高，无铅黄铜也必然会完全取代铅黄铜。而黄铜广泛应用于医疗设备部件、IT通讯部件、有线电视部件、电子电器连接器、接插件、螺丝、净水设备部件、阀门、五金器件、服装、拉链等行业。为满足这一市场需求，黄铜生产企业纷纷开发替代铅的无铅黄铜产品，例如中国专利号为200910044086.7公开了一种烧结无铅易切削黄铜及其制备方法，黄铜中各元素的质量分数分别为：铜48.0％-70.0％，铝0.3％-0.4％，镁4.0％-4.3％，锰0.1％-0.2％，铈0.08％-0.11％，镧0.01％-0.03％，BN粉0.4％-2.4％，其余为锌及总量不大于0.05％的杂质。该技术方案中黄铜合金成分中不含铅，对环境友好，但是合金中成分复杂，切削效果不佳。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种环保型无铅易切削铈黄铜合金及其铸锭的制备方法，生产出一种完全能替代铅黄铜的环保无铅铈黄铜材料；产品具有较高的抗拉强度、优异的热成型性能、优异的耐脱锌性能和耐应力腐蚀性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种环保型无铅易切削铈黄铜合金，其创新点在于：各组分的组成按重量百分比计分别为：铜63.5％～68％，硒0.2％～0.5％，富铈混合稀土0.01％～0.015％，铁不高于0.1％，总量不大于0.5％的杂质，余量为锌。
在此基础上，各组分的组成按重量百分比计分别为：铜65.5％～66％，硒0.28％～0.35％，富铈混合稀土0.012％～0.013％，铁不高于0.1％，总量不大于0.5％的杂质，余量为锌。
在此基础上，所述富铈混合稀土包括铈元素和稀土元素的混合物，两者混合比例为1:0.6~1.6。
本发明的另一个目的是提供一种利用环保型无铅易切削铈黄铜合金生产铸锭的制备方法，其创新点在于：具体包括以下步骤：
S1：配料：其各组分的组成按重量百分比计分别为：铜63.5％～68％，硒0.2％～0.5％，富铈混合稀土0.01％～0.015％，铁不高于0.1％，总量不大于0.5％的杂质，余量为锌，进行准确称量配料；
S2：熔炼：
1）、将1#电解铜板剪成200mm×1200mm的铜条，将1#锌锭破碎成200×200的碎块；
2）、将配制好的各组分原料放入熔炼炉进行熔炼，其加料顺序和方法如下：在熔炼炉中慢慢加入配制好的铜板和覆盖的木炭进行熔化，熔化温度为1090℃－1150℃，待熔化完成后保温5分钟并充分脱氧，将锌锭投入到铜液中进行熔化，保持铜液温度1100℃－1130℃，时间为10－12分钟，再分别加入硒和富铈混合稀土，保持此合金温度并充分搅拌10分钟使各组分均匀；将熔化好后的合金铜液倒入保温炉中，保温炉温度保持在1000℃－1050℃；
S3、铸锭：利用水平连铸的方式将铜液拉制成需要的铜锭，具体操作步骤顺序为：送一次冷却水、依次放铜液、送润滑油、开始引锭、送二次冷却水、正常拉制、锯切；
S4、预热：将锯切好的铜锭放入连续式加热炉中进行加热，使铜锭达到温度650℃－720℃；
S5、热挤压：利用铜材热挤压机对铜锭进行挤压，挤压力891t，挤压速度5－38mm/s,挤压比6－78；
S6、酸洗：将挤压后的黄铜棒放入酸洗池中进行浸泡酸洗，酸洗液为稀硫酸，酸洗时间为20－30分钟，然后对铜棒进行清洗；
S7、拉拔挢直：利用自动生产线对铜棒进行拉拔、矫直、切断和分包。
在此基础上，所述步骤4中所用的稀硫酸的浓度为8%－22%。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的环保型无铅易切削铈黄铜合金，生产出一种完全能替代铅黄铜的环保无铅铈黄铜材料；产品具有较高的抗拉强度、优异的热成型性能、优异的耐脱锌性能和耐应力腐蚀性能，而且突出的还具有极其优异的卫生安全性能和切削性能，同时其制造工艺简便、成本低、易回收利用，有利生态环保和人类健康。
（2）本发明的环保型无铅易切削铈黄铜合金，原料涉及少，且原料来源广泛，符合我国和欧美发达国家对环保无害铜合金材料的发展方向；
（3）本发明的环保型无铅易切削铈黄铜合金，可充分利用我国稀土资源丰富的优势生产出易切削加工、导电性能和塑性较好的无铅黄铜材料，且制备工艺简单，生产流程方便，生产的产品具有良好的切削性能，冷、热加工性能，力学性能，又有很好的抗脱锌性能及抗应力腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
一种环保型无铅易切削铈黄铜合金，各组分的组成按重量百分比计分别为：铜63.5％，硒0.2％，富铈混合稀土0.01％，铁0.09％，杂质总量0.48％，余量为锌。
其中，富铈混合稀土包括铈元素和稀土元素的混合物，两者混合比例为1:0.6。
利用以上这种环保型无铅易切削铈黄铜合金生产铸锭的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：配料：按照各组分的组成按重量百分比计分别为：铜63.5％，硒0.2％，富铈混合稀土0.01％，铁0.09％，杂质总量0.48％，余量为锌，进行准确称量配料；
S2：熔炼：
1）、将1#电解铜板剪成200mm×1200mm的铜条，将1#锌锭破碎成200×200的碎块；
2）、将配制好的各组分原料放入熔炼炉进行熔炼，其加料顺序和方法如下：在熔炼炉中慢慢加入配制好的铜板和覆盖的木炭进行熔化，熔化温度为1090℃，待熔化完成后保温5分钟并充分脱氧，将锌锭投入到铜液中进行熔化，保持铜液温度1100℃，时间为10分钟，再分别加入硒和富铈混合稀土，保持此合金温度并充分搅拌10分钟使各组分均匀；将熔化好后的合金铜液倒入保温炉中，保温炉温度保持在1000℃；
S3、铸锭：利用水平连铸的方式将铜液拉制成需要的铜锭，具体操作步骤顺序为：送一次冷却水、依次放铜液、送润滑油、开始引锭、送二次冷却水、正常拉制、锯切；
S4、预热：将锯切好的铜锭放入连续式加热炉中进行加热，使铜锭达到温度650℃；
S5、热挤压：利用铜材热挤压机对铜锭进行挤压，挤压力891t，挤压速度5mm/s,挤压比6；
S6、酸洗：将挤压后的黄铜棒放入酸洗池中进行浸泡酸洗，酸洗液为稀硫酸，酸洗时间为20分钟，然后对铜棒进行清洗；
S7、拉拔挢直：利用自动生产线对铜棒进行拉拔、矫直、切断和分包。
其中，步骤4中所用的稀硫酸的浓度为8%。
实施例2
一种环保型无铅易切削铈黄铜合金，各组分的组成按重量百分比计分别为：铜65.7％，硒0.32％，富铈混合稀土0.012％，铁0.03％，杂质总量0.2％，余量为锌。
其中，富铈混合稀土包括铈元素和稀土元素的混合物，两者混合比例为1:1.6。
利用以上这种环保型无铅易切削铈黄铜合金生产铸锭的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：配料：按照各组分的组成按重量百分比计分别为：铜65.7％，硒0.32％，富铈混合稀土0.012％，铁0.03％，杂质总量0.2％，余量为锌，进行准确称量配料；
S2：熔炼：
1）、将1#电解铜板剪成200mm×1200mm的铜条，将1#锌锭破碎成200×200的碎块；
2）、将配制好的各组分原料放入熔炼炉进行熔炼，其加料顺序和方法如下：在熔炼炉中慢慢加入配制好的铜板和覆盖的木炭进行熔化，熔化温度为1150℃，待熔化完成后保温5分钟并充分脱氧，将锌锭投入到铜液中进行熔化，保持铜液温度1130℃，时间为12分钟，再分别加入硒和富铈混合稀土，保持此合金温度并充分搅拌10分钟使各组分均匀；将熔化好后的合金铜液倒入保温炉中，保温炉温度保持在1050℃；
S3、铸锭：利用水平连铸的方式将铜液拉制成需要的铜锭，具体操作步骤顺序为：送一次冷却水、依次放铜液、送润滑油、开始引锭、送二次冷却水、正常拉制、锯切；
S4、预热：将锯切好的铜锭放入连续式加热炉中进行加热，使铜锭达到温度720℃；
S5、热挤压：利用铜材热挤压机对铜锭进行挤压，挤压力891t，挤压速度38mm/s,挤压比78；
S6、酸洗：将挤压后的黄铜棒放入酸洗池中进行浸泡酸洗，酸洗液为稀硫酸，酸洗时间为30分钟，然后对铜棒进行清洗；
S7、拉拔挢直：利用自动生产线对铜棒进行拉拔、矫直、切断和分包。
其中，步骤4中所用的稀硫酸的浓度为22%。
实施例3
一种环保型无铅易切削铈黄铜合金，各组分的组成按重量百分比计分别为：铜68％，硒0.5％，富铈混合稀土0.015％，铁0.06％，杂质总量0.3％，余量为锌。
其中，富铈混合稀土包括铈元素和稀土元素的混合物，两者混合比例为1:1.1。
利用以上这种环保型无铅易切削铈黄铜合金生产铸锭的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：配料：按照各组分的组成按重量百分比计分别为：铜68％，硒0.5％，富铈混合稀土0.015％，铁0.06％，杂质总量0.3％，余量为锌进行准确称量配料；
S2：熔炼：
1）、将1#电解铜板剪成200mm×1200mm的铜条，将1#锌锭破碎成200×200的碎块；
2）、将配制好的各组分原料放入熔炼炉进行熔炼，其加料顺序和方法如下：在熔炼炉中慢慢加入配制好的铜板和覆盖的木炭进行熔化，熔化温度为1110℃，待熔化完成后保温5分钟并充分脱氧，将锌锭投入到铜液中进行熔化，保持铜液温度1120℃，时间为11分钟，再分别加入硒和富铈混合稀土，保持此合金温度并充分搅拌10分钟使各组分均匀；将熔化好后的合金铜液倒入保温炉中，保温炉温度保持在1020℃；
S3、铸锭：利用水平连铸的方式将铜液拉制成需要的铜锭，具体操作步骤顺序为：送一次冷却水、依次放铜液、送润滑油、开始引锭、送二次冷却水、正常拉制、锯切；
S4、预热：将锯切好的铜锭放入连续式加热炉中进行加热，使铜锭达到温度700℃；
S5、热挤压：利用铜材热挤压机对铜锭进行挤压，挤压力891t，挤压速度22mm/s,挤压比66；
S6、酸洗：将挤压后的黄铜棒放入酸洗池中进行浸泡酸洗，酸洗液为稀硫酸，酸洗时间为25分钟，然后对铜棒进行清洗；
S7、拉拔挢直：利用自动生产线对铜棒进行拉拔、矫直、切断和分包。
其中，步骤4中所用的稀硫酸的浓度为16%。
[0024] 以上实施例1～3的环保铈黄铜合金经过步骤1～3之后的制备的铸锭化学 成分检测结果如表1所示：
环保铈黄铜合金步骤1～3之后的制备的铸锭经步骤4～7的热挤压、拉拔、退火、矫直等工艺之后，加工成S28mm×28mm×2.5，36mm×2m(六角)(皆为半硬态)的力学性能和切削性能如表2所示：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。