一种易加工硅黄铜合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金领域，特别涉及一种易加工硅黄铜合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铅黄铜因具有良好的机械性能和物理性能，以及良好的加工性能而被广泛应用于 日用五金及饮用水系统等行业，但铅黄铜中铅的含量较高，容易析出而污染环境，尤其应用 在饮用水系统时，对人体会造成严重的危害，因此各国都对这些产品的铅含量提出了相应 的限制。开发新的黄铜合金以降低铅的含量同时保有良好的加工性能成为行业发展的必然 趋势，其中硅黄铜以硅代替铅，环保健康而受到重视。现有的硅黄铜合金硬度较高，铸件易 缩松和开裂，加工性能差，限制了其应用。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术的上述不足，提供一种易加工硅黄铜合金及其制备方法。
[0004] 本发明的易加工硅黄铜合金由以下各组分组成：60~63wt%铜（Cu)，0. 50~ 0? 90wt%硅（Si)，0? 50 ~0? 80wt%铝（A1)，0? 10 ~0? 20wt%铅（Pb)，其它元素小于 0? 3%， 其余为锌（Zn)及不可避免的杂质，其中（铜+硅+铝+锌）>99. 60%，所述其他元素是锡 (Sn)、锰（Mn)、铁（Fe)和镍（Ni)的组合。
[0005] 优选的，该合金由以下各组分组成：61~62. 5wt%铜（Cu)，0. 60~0. 80wt%娃 (Si)，0? 60 ~0? 80wt%铝（A1)，0? 10 ~0? 15wt%铅（Pb)，0? 20 ~0? 25wt%其它元素，其余 为锌（Zn)及不可避免的杂质，其中（铜+硅+铝+锌）>99. 70%，所述其他元素是锡（Sn)、 锰（Mn)、铁（Fe)和镍（Ni)的组合。
[0006] 优选的，所述其他元素的组成为：0? 06~0?lwt%锡（Sn)，0? 002~0? 007wt%锰 (Mn)，0? 07 ~0? 09wt%铁（Fe)，0? 04 ~0? 09 %镍（Ni)。
[0007] 优选的，该合金由以下各组分组成：61wt%铜（Cu)，0? 618wt%娃（Si)，0? 611wt% 铝（Al)，0? 113wt% 铅（Pb)，0? 068wt% 锡（Sn)，0? 0025wt% 锰（Mn)，0? 0792wt% 铁（Fe)， 0.087wt%镍（Ni)，其余为锌（Zn)及总量不大于0.2wt%的杂质。
[0008] 优选的，该合金由以下各组分组成：61. 5wt%铜（Cu)，0? 676wt%娃（Si)， 0? 671wt%铝（Al)，0? 114wt% 铅（Pb)，0? 075wt%锡（Sn)，0? 0041wt%锰（Mn)，0? 0845wt% 铁（Fe)，0.057wt%镍（Ni)，其余为锌（Zn)及总量不大于0.2wt%的杂质。
[0009] 优选的，该合金由以下各组分组成：61. 8wt%铜（Cu)，0. 724wt%娃（Si)， 0? 722wt%铝（Al)，0? 115wt% 铅（Pb)，0? 093wt%锡（Sn)，0? 0043wt%锰（Mn)，0? 0836wt% 铁（Fe)，0.055wt%镍（Ni)，其余为锌（Zn)及总量不大于0.2wt%的杂质。
[0010] 优选的，该合金由以下各组分组成：62. 4wt%铜（Cu)，0. 786wt%娃（Si)， 0.658￥七％铝仏1)，0.13(^七％铅（？13)，0.082￥七％锡（511)，0.003^^%锰（]\111)，0.0844￥七％ 铁（Fe)，0.051wt%镍（Ni)，其余为锌（Zn)及总量不大于0.2wt%的杂质。
[0011] 制备上述易加工硅黄铜合金的方法包括以下步骤：
[0012] 向感应炉内加入电解铜，升温至1050~1150°C;待电解铜全部熔化，加入铜硅合 金，调温至1100-1200°C使其熔化，其中所述铜硅合金中硅的含量是5~10wt% ;依次添加 锌锭、铝锭、铅锭及其他元素形成合金液，搅拌使成分均匀，其中其他元素是锡、锰、铁和镍； 添加硼铜合金进行脱氧处理；添加精炼剂，滤去浮渣和杂质；于1000~105(TC静置保温 10~20分钟使合金均匀，出炉浇注。
[0013] 优选的，所述硼于合金液中的浓度是8-12ppm。
[0014] 本发明的易加工硅黄铜合金中，硅（Si)主要作用是改善合金的铸造性能、焊接性 能和切削性能，提高合金的耐腐蚀性能。硅的含量范围控制在〇. 50~0. 90wt%，在此范围 内不易产生缩松，切削性能和普通铅黄铜差别不大。铝（A1)的加入可以改善合金材料的 铸造性能、提高合金的强度和硬度；铝可在铸件表面形成一层钝化薄膜，因而提高铸件的耐 腐蚀性能。当铝（A1)的含量较高时，在浇铸过程中因产生泡沫现象影响熔融液的流动性 和氧化物的产生；较低时锌氧化率高，产品表面会出现裂纹现象，本发明中控制为〇. 50~ 0.80wt%。锡（Sn)的添加能强化铜合金的晶界，使晶界的腐蚀敏感度大大降低；但锡含量 较高时，铸件缩孔缺陷的比例明显的增加，造成机械加工后漏水的比例增大，同时可能会造 成污染，因而控制在一个很微量的范围之内。另外，铁（Fe)、镍（Ni)和锰（Mn)等高熔点金 属元素含量亦控制在一个微量的范围之内，在铸造过程中防止热节部位（三壁交接）因得 不到有效补缩而产生的缩孔、裂纹等缺陷，同时使合金具有良好的塑形和抗脱锌性能。
[0015] 本发明的硅黄铜无需热处理去除残余内应力，其抗拉强度高、延伸率大、不易产生 缩松，切削性能明显优于普通铅黄铜，流动性能和铸造性能良好，易于加工成型；制得的产 品开裂率小，不易产生缩松，不易腐蚀，抗脱锌性能强，综合机械性能高；铅含量控制在符合 国标的范围之内，重金属含量远低于各种标准的要求，环保健康，同时原料来源广泛易得， 工艺简单，适于应用于水龙头、阀门等饮用水系统零部件。
【具体实施方式】
[0016] -种易加工娃黄铜合金由以下各组分组成：60~63wt%铜（Cu)，0? 50~ 0? 90wt%硅（Si)，0? 50 ~0? 80wt%铝（A1)，0? 10 ~0? 20wt%铅（Pb)，其它元素小于 0? 3%， 其余为锌（Zn)及不可避免的杂质，其中（铜+硅+铝+锌）>99. 60%，所述其他元素是锡 (Sn)、锰（Mn)、铁（Fe)和镍（Ni)的组合。
[0017] 作为一种较佳的实施方式，该合金由以下各组分组成：61~62. 5wt%铜（Cu)， 0? 60 ~0? 80wt% 硅（Si)，0? 60 ~0? 80wt% 铝（A1)，0? 10 ~0? 15wt% 铅（P