一种环保黄铜的晶粒细化剂及其制备和使用方法与流程

本发明涉及一种环保黄铜的细化剂及其制备使用方法，特别适用于环保硅黄铜的晶粒细化剂及其制备和使用方法。

背景技术：

铅黄铜具有极高的切削性，优异的冷热铸造性能，切削易碎，加工工件表面光洁，被广泛的用于电子电讯、家电、航空、五金饰品以及卫浴水暖产品，但是铅黄铜中的铅是以游离的单质存在于固溶体中，在与人、土壤、水源接触时，铅就会进入水和自然中，对环境造成危害，同时对人体健康影响也是非常大。为达到环保要求，一些替代铅黄铜的环保黄铜产品应运而生，如硅无铅黄铜，铋黄铜，硒黄铜等。由于铋和硒金属价格贵，硅金属价格合理，且硅黄铜具有较好的切削性、耐磨性和冷热铸造性能，是一种较好的替代性绿色环保黄铜材料。

环保硅黄铜主要用于卫浴、阀门等水暖部件，生产工序为重熔-铸造-剪边-精加工-抛光-机加工-电镀-组装-检验-包装-入库。其中铸造，抛光和电镀对环保硅黄铜铸锭要求很高，不但有严格的成分控制要求，且不能出现杂质、气孔、夹杂，还要使铸锭晶粒细小均匀，金属流动性好，确保材料具有良好的切削性，保证在冲压过程中不出现断裂现象。鉴于此开发一种用于环保黄铜的细化剂及其使用方法，尤其是用于环保硅黄铜晶粒细化的细化剂尤为重要。

cn201510714013公开一种硅黄铜合金及其制备方法与应用，其通过添加b和ti复合晶粒细化剂，调控合金的相组成及其分布状态，但没提及对晶粒细化程度和作用效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于研制一种环保黄铜的晶粒细化剂，及其制备和使用方法，加入该细化剂后，提高熔解黄铜的流动性，浇铸的黄铜铸锭晶粒细小均匀，枝晶少、抛光质量好，有效提升环保黄铜产品的质量。

环保黄铜的晶粒细化剂，其组成重量百分比是：al-sr合金为36～38，al-b合金为33～35，zr为12～15，al-fe合金为5～8.5，naalf6为6～7.5，caco3为3～4，余量为不可避免杂质。

所述al-sr合金中sr含量为9～10%重量，余量为al；所述的al-b合金中b含量为10～12%重量，余量为al；所述的al-fe合金中fe含量为7～8%重量，余量为al。

一种硅黄铜的晶粒细化剂，其组成是al-sr合金为36～38%重量，al-b合金为35%重量，al-fe合金为5%重量，zr为12～14%重量，naalf6为6～7%重量，caco3为3%重量，余量为不可避免杂质。

一种抛光锡黄铜的晶粒细化剂，其组成是al-sr合金为35%重量，al-b合金为33%重量，al-fe合金为5.5%重量，zr为15%重量，naalf6为7.5%重量，caco3为3%重量，余量为不可避免杂质。

一种铋黄铜的晶粒细化剂，其组成是al-sr合金为38%重量，al-b合金为30%重量，al-fe合金为8.5%重量，zr为13%重量，naalf6为7%重量，caco3为3.5%重量，余量为不可避免杂质。

环保黄铜晶粒细化剂的制备方法，将块状的al-sr合金、al-b合金和al-fe合金车削成卷曲条碎成屑末，将块状的锆碾碎成细颗状，caco3和naalf6为市售的白色粉末，将上述原料按比例混合，搅拌均匀，倒入铜箔内封装备用。

环保黄铜晶粒细化剂的使用方法，在铜熔化、捞渣后，将铜水温度控制在1050℃～1070℃，加入占铜水量的0.03%～0.06%的细化剂，加入后人工搅拌1～5min，最后静止5～10min，温度在1050～1060℃时开始浇铸。

作为优化，在打高压喷火后加入晶粒细化剂，将其压入铜水的2/1处，搅拌1～5min，搅拌完成静止5～10min。

本发明的优点在于：细化剂制备工艺简单，环保无污染，使用方便，效果显著，使用后可使环保黄铜的晶粒尺寸由原来60-100μm减小至30-50μm，提高金属熔液的流动性，内部杂质也更加均匀分布，不存在麻点、流星尾巴、凹陷凸起的缺陷，成品表面更加光滑、细致，而且抛光后表面平面度和光洁度更好，提高了金属表面抗氧化能力。

附图说明

图1为未添加细化剂晶粒尺寸为70μm。

图2为添加0.03%细化剂量晶粒尺寸为35μm。

图3为无添加细化剂。

图4为添加细仳剂。

图5为未添加细化剂晶粒尺寸为70μm。

图6为添加0.03%细化剂晶粒尺寸为30μm。

图7为无添加细化剂晶粒尺寸60μm。

图8为添加0.04%细化剂晶粒尺寸40μm。

图9为无添加细化剂晶粒尺寸60μm。

图10为添加0.04%细化剂晶粒尺寸35μm。

图11为对比例1金相图0.03%kbf4晶粒尺寸50μm。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

实施例1

选取al-sr合金38wt%，zr12wt%，al-b合金35wt%，al-fe合金5wt%，naalf67wt%，caco33wt%，按上述比例配制晶粒细化剂，粉状原料充分均匀，再利用铜箔封装。

在2吨工频感应电炉进行环保硅黄铜熔炼，先将铝铁合金同紫铜一同熔化，铜水成分检验合格后，将铜水温度控制在1050℃～1070℃，加入细化剂，细化剂的加入量为铜水总量的0.03%，加入后进行人工搅拌3～5min，最后静止5～10min，温度在1050～1060℃时开始浇铸。

使用细化剂后，硅黄铜晶粒得到极大地细化，晶粒尺寸由原来70μm减小至35μm，有效改善金属熔液的流动性，使夹杂均匀分布，产品表面质量光洁。见图1～图4所示，图2和图4为添加由实施例1组成的晶粒细化剂后，硅黄铜的金相图和铸锭表面照片，说明晶粒结构细化和表面质量光洁度高。

实施例2

选取al-sr合金36wt%，zr14wt%，al-b合金35wt%，al-fe合金5wt%，naalf66wt%，caco34wt%，比例配制晶粒细化剂，将细化剂粉状原料充分均匀，再利用铜箔封装。

在2吨工频感应电炉进行硅黄铜熔炼，先将铝铁合金同紫铜一同熔化，铜水成分检验合格后，将铜水温度控制在1050℃～1070℃，加入铜水总量的0.03%细化剂，加入后进行人工搅拌3～5min，最后静止5～10min，温度在1050～1060℃时开始浇铸。

使用细化剂后，硅黄铜晶粒得到极大地细化，晶粒尺寸由原来70μm减小至30μm，有效改善金属熔液的流动性，使夹杂均匀分布，产品表面质量光洁。见下图5和图6所示，图6为按本实施例组成的晶粒细化剂添加硅黄铜后晶粒结构比未添加明显细化。

实施例3

选取al-sr合金36wt%，zr15wt%，al-b合金33wt%，al-fe合金5.5wt%，naalf67.5wt%，caco33wt%，比例配制晶粒细化剂，将细化剂粉状原料充分均匀，再利用铜箔封装。

在2吨工频感应电炉进行环保抛光锡铜锭的熔炼，当铜水成分检验合格后，将铜水温度控制在1050℃～1070℃，加入量为铜水总量的0.04%的细化剂。加入后进行人工搅拌3～5min，最后静止5～10min，温度在1050～1060℃时开始浇铸。

使用细化剂后，硅黄铜晶粒得到极大地细化，晶粒尺寸由原来60μm减小至30μm，有效改善金属熔液的流动性，使夹杂均匀分布，产品表面质量光洁。见图7和图8所示，由图8可明显表示添加晶粒细化剂后抛光锡铜锭的晶粒结构比未添加明显细化。

实施例4

选取al-sr合金38wt%，zr13wt%，al-b合金30wt%，al-fe合金8.5wt%，naalf67wt%，caco33.5wt%，比例配制晶粒细化剂，将细化剂粉状原料充分均匀，再利用铜箔封装。

在2吨工频感应电炉进行铋黄铜铜锭的熔炼，当铜水成分检验合格后，将铜水温度控制在1010℃～1050℃，加入量为铜水总量的0.04%的细化剂。加入后进行人工搅拌3～5min，最后静止5～10min，温度在1020～1050℃时开始浇铸。

使用细化剂后，铋黄铜晶粒得到极大地细化，晶粒尺寸由原来60μm减小至35μm，有效改善金属熔液的流动性，使夹杂均匀分布，产品表面质量光洁。由图9和图10所示，图10按比例添加晶粒细化剂比未添加明显细化。

对比例1

在2吨工频感应电炉进行硅黄铜熔炼，先将铝铁合金同紫铜一同熔化，铜水成分检验合格后，将铜水温度控制在1050℃～1070℃，选取外购细化剂kbf4，加入铜水总量的0.03%细化剂，搅拌2.5min，搅拌完成静止5min，静止完成测温达到1030℃即可浇铸。

使用外购细化剂后，晶粒尺寸由原来由70μm减小至50μm，对比实施例1的细化不显著，如图11所示。

表1，环保黄铜晶粒细化剂使用效果对照表

表1显示，本发明的晶粒细化剂对硅黄铜、锡黄铜和铋黄铜的晶粒细化程度优于现有kbf4，且其抛光表面光洁度，红冲不开裂，车削性能都较好。