专利名称：一种无铅易切削镁石墨黄铜的制作方法
技术领域：
本发明是一种金属材料的制造技术，涉及无铅易切削镁石墨黄铜 的制造方法。
技术背景含铅铜合金具有易切削和物理、化学、力学的性能，是广泛使用的一类铜合金。目前我国仅铅黄铜的年产量约50万吨。但是，这类 铜合金在生产和使用过程中会造成环境污染、危害人体健康，因而其 应用日益受到严格的限制。美国自1998年8月6日起，要求饮用水 供给系统中铅的浸出量在1.1乂10-3%以下，日本规定2003年饮用水 中含铅小于0.03mg/L。欧盟的无铅指令已经于2006年7月1日生效。 而我国相应地也从2007年3月1日开始执行无铅化。铅即不固溶于 铜，也不与铜形成金属间化合物，在饮用水中的杂质及有机酸等的作 用下含铅铜合金中的铅会缓慢析出，现有的含铅铜合金很难满足上述 环保的要求。为了降低铅的有害作用，科研人员就饮用水对黄铜的腐 蚀机理及添加元素对黄铜的腐蚀性影响进行了系统的研究，并采取了 多种措施，如添加锡、镍等合金元素来提高铅黄铜的耐蚀性能，或将 可溶性的铅去除或抑制铅的浸出等。由于黄铜中始终存在着铅，所以 这些方法无法从根本上消除铅的有害作用。为应对这一挑战，发达国 家首先开发了铋黄铜，在加入铋的同时，大多数还添加了锡和镍，少 数还添加了昂贵的硒。由于硒和铋的资源非常有限，而且价格较高， 导致铋黄铜的成本居高不下。显然，现有的易切削黄铜有以下缺点1) 铅黄铜不环保。2) 铋黄铜成本偏高。本发明通过调整合金成分，优化合金的微观组织，使合金具有良 好的切削性能。 发明内容本发明的目的在于有效解决铅黄铜污染环境的问题和铋黄铜成 分过高的问题，可以为电子器件、水暖卫浴、结构件等领域提供一种 低成本的无铅易切削镁石墨黄铜。本发明的内容无铅易切削黄铜的成分，铜(01)56.0%-64.0%， 镁(Mg)0.P/。-3.5X，石墨(C) 0.1%-3.5%，但镁和石墨的含量之和为 1.0%-4.0%，其余为锌(Zn)及总量不大于0.05%的杂质。本发明工艺流程如下本发明所述无铅易切削镁石墨黄铜的制备使用工频有芯感应电 炉或者中频感应电炉、电阻炉，在铜锌合金熔体中，按成分配比和加 料顺序，加入石墨粉、锌锭和铜-镁中间合金，出炉浇铸，制备出圆柱形铜合金锭。合金成分控制铜(01)56.0%-64.0%，镁(Mg)0.P/o-3.5 %，石墨(C) 0.1%-3.5%，其中镁和石墨的含量之和为1.0%-4.0%， 其余为锌(Zn)及总量不大于0.05%的杂质。 本发明的优点1) 实现了易切削黄铜的无铅化，合金成分中不含铅，对环境友好， 对人体健康。2) 成本较低，所添加的镁元素及石墨均为廉价物质，故不会增加 合金的成本。3) 生产工艺简单，经过洗炉后，可利用现有的铅黄铜设备进行生 产，不需要新的投资。实施例1:无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)56.0X，镁(Mg)0.1。/。，石墨(C) 1.1%，镁和石墨的含量之和为1.2%，其余为锌(Zn)及总量不大于0.05 %的杂质。考虑各元素的市场价格、生产工艺进行成本核算，合金价 格相当于HPb59-l的95%，切削性能相当于72%。实施例2:无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)60.0X，镁(Mg)0.7。/。，石墨(C) 0.8%，镁和石墨的含量之和为1.5%，其余为锌(Zn)及总量不大于0.05 %的杂质。考虑各元素的市场价格、生产工艺进行成本核算，合金价 格相当于HPb59-l的98%,切削性能相当于74%。实施例3:无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)60.0X，镁(Mg)0.6。/。，石墨(C) 2.1%，镁和石墨的含量之和为2.7%，其余为锌(Zn)及总量不大于0.05 %的杂质。考虑各元素的市场价格、生产工艺进行成本核算，合金价 格相当于HPb59-l的94%，切削性能相当于71%。实施例4:无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)64.0X，镁(Mg)3.5M，石墨(C) 0.5%，但镁和石墨的含量之和为4.0%，其余为锌(Zn)及总量不大于 0.05%的杂质。考虑各元素的市场价格、生产工艺进行成本核算，合 金价格相当于HPb59-l的105%，切削性能相当于76%。实施例5:无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)64.0X，镁(Mg)O.P/0，石墨(C) 3.5%，但镁和石墨的含量之和为3.6%,其余为锌(Zn)及总量不大于 0.05%的杂质。考虑各元素的市场价格、生产工艺进行成本核算，合 金价格相当于HPb59-l的93%，切削性能相当于70%。
权利要求
1、一种无铅易切削镁石墨黄铜，其特征在于黄铜中各合金元素的质量百分数分别为铜56.0％-64.0％，镁0.1％-3.5％，石墨0.1％-3.5％，镁和石墨的含量之和为1.0％-4.0％，其余为锌，杂质总量不大于0.05wt％。
全文摘要
一种无铅易切削镁石墨黄铜，属金属材料的制造技术领域。黄铜中包含有铜、锌、镁、石墨等合金元素，各合金元素的质量百分数分别为铜56.0％-64.0％，镁0.1％-3.5％，石墨0.1％-3.5％，镁和石墨的含量之和为1.0％-4.0％，其余为锌，杂质总量不大于0.05％。本发明在现有易切削铅黄铜的基础上，针对该材料在使用环境与使用条件下的要求，采用镁及石墨元素替代污染环境而且对人体健康危害很大的铅元素，实现易切削铅黄铜的无铅化。该黄铜现时具有优良的切削性能、热加工性能和力学性能，应用于电子器件、水暖卫浴、结构件等领域，替代现有的易切削铅黄铜。
文档编号C22C9/04GK101215653SQ200810030409
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者周忠诚, 黄劲松 申请人:中南大学