专利名称：一种无铅易切削镁硅黄铜的制作方法
技术领域：
本发明是一种金属材料，特别是一种无铅易切削镁硅黄铜。
背景技术：
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。我国的铅黄铜产量每年约200万吨，加上乡镇企业和私营小企业未列 入统计的部分，投放于社会的铅黄铜数量远不止这一统计吨位。广泛地用于 水暧卫浴、电工电子、仪器仪表、钟表玩具等行业。这些铅黄铜器件报废之 后，部分被回收利用，但很大一部分，尤其是小部件，往往作为垃圾被遗弃。 铅黄铜在生产、使用、回收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l. 1 X 10、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曰 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，或抑制 铅的浸出，或将表面可溶性的铅去除然后表面镀铬等。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 还添加了昂贵的硒及其它稀土元素。由于硒、铋以及稀土元素的资源非常有 限，而且价格较高，导致铋黄铜的成本居高不下，给其市场推广带来较大的 难度。另外一方面，无铅易切削铋黄铜的加工性能欠佳，使铸件加工的成品 率降低。市场需要一种新型的具有良好加工性能的无铅易切削黄铜产品，本 发明将为市场提供一种不添加稀土及昂贵元素，成本低而性能高的无铅易切 削黄铜。
综合起来，现有的易切削黄铜有以下缺点l)铅黄铜不环保；2)铋黄铜通常添加高价金属元素，成本偏高；3)铋黄铜的加工性能欠佳。
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、加工性能，消除合金在加工中的冷热脆性。
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高、加 工性能欠佳等问题，可以为水暧卫浴、电工电子、仪器仪表、钟表玩具等行 业提供一种低成本的无铅易切削镁硅黄铜。
本发明的内容无铅易切削黄铜的成分，铜(01)58.0% 80.0%，镁 (Mg)0.2% 3. 5%，硅(Si)0.2y。 3. 5%，铝(A1)0 0.6呢，但硅的质量分数和 镁的质量分数之和为1.2% 4.0%，杂质总量不超过O. 05%,余量为锌。
本发明所述无铅易切削镁硅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。首先将铜锭熔化，然后按成分配比和加料顺序，加入铝 块、铜-硅中间合金、铜-镁中间合金和锌锭，出炉浇铸，制备出圆柱形铜合 金锭。合金成分控制铜(Cu) 58. 0% 80. 0%，镁(Mg) 0. 2% 3. 5%，硅(Si) 0. 2% 3.5%,铝"1)0 0.6%,但硅的质量分数和镁的质量分数之和为1.2% 4.0%， 杂质总量不超过O. 05%，余量为锌。本发明的优点
1) 实现了易切削黄铜的无铅化，合金成分中不含重金属铅，对环境友好， 对人体健康。
2) 成本较低，与易切削铅黄铜成本相当，远低于无铅易切削铋黄铜。所 添加的合金元素镁及硅的价格便宜，来源广泛。不含铋和稀土等高价元素， 降低了易切削黄铜的生产成本。
3) 无铅易切削镁硅黄铜的加工性能好，热塑性非常好(热挤压比高达70 以上)，也无冷脆现象出现。
4) 生产工艺简单，可利用现有的铅黄铜设备进行生产，只需对其进行简 单清洗处理，不需要新的设备投资。
下面用实施例对本发明作进一步的详细说明。 实施例1:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)58.0X，镁(Mg)H硅(Si)0.20/0，铝 (Al)0.3%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的99%，远低于铋黄铜，切 削性能相当于88%，热塑性好(热挤压比为85)，无冷脆现象出现。 实施范例2:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)58.0X，镁(Mg)0.5呢，硅加3.5%，铝 (Al)0.6%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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99%，远低于铋黄铜，切 削性能相当于85%，热塑性好(热挤压比为90)，无冷脆现象出现。
实施例3:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)80.0X，镁(Mg)2.496，硅(Si)0.696，铝 (Al)0.5%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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111%，远低于铋黄铜， 切削性能相当于93%，热塑性好(热挤压比为95)，无冷脆现象出现。
实施例4:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)80.0X,镁(Mg)2.096，硅(Si)1.2呢，铝 (Al)0.5%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的110%，远低于铋黄铜， 切削性能相当于90%，热塑性好(热挤压比为92)，无冷脆现象出现。
实施例5:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)69.0X,镁(Mg)0.29&，硅(Si)2.09&，铝 (Al)0.4%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的103%，远低于铋黄铜， 切削性能相当于83%，热塑性好(热挤压比为80)，无冷脆现象出现。
实施例6:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)69.0X，镁(Mg)1.6呢，硅(Si)2.4呢，铝 (Al)0.4%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的104%,远低于铋黄铜， 切削性能相当于85%，热塑性好(热挤压比为85)，无冷脆现象出现。
实施例7:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)62.0X，镁(Mg)3.5呢，硅(Si)0.50/0，铝 (Al)0.2%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的101%,远低于铋黄铜， 切削性能相当于95%，热塑性好(热挤压比为100)，无冷脆现象出现。 实施例8:
无铅易切削黄铜的成分，铜(00 65.0%，镁(Mg)0.8呢，硅(Si)0.4呢，铝 (Al)0.3%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的102%,远低于铋黄铜， 切削性能相当于83%，热塑性好(热挤压比为75),无冷脆现象出现。
实施例9:
无铅易切削黄铜的成分，铜(0072.0%，镁(Mg)1.3y。，硅(Si)0.8y。，铝 (Al)0.4%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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HPb59-1的106%,远低于铋黄铜， 切削性能相当于88%，热塑性好(热挤压比为96)，无冷脆现象出现。
实施例10:
无铅易切削黄铜的成分，铜(Cu)62.0X,镁(Mg)3.(m，硅(Si)1.0%，铝 (Al)0.6%，杂质总量不超过0.05%,余量为锌(Zn)。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HPb59-1的101%,远低于铋黄铜， 切削性能相当于94%，热塑性好(热挤压比为96)，无冷脆现象出现。
实施例11:
无铅易切削黄铜的成分，铜(01)60.0%，镁(Mg)0.2。/。，硅(Si)1.0W，铝 (Al)0.2%，杂质总量不超过0.05%，余量为锌(Zn)。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100%，远低于铋黄铜， 切削性能相当于83%，热塑性好(热挤压比为70)，无冷脆现象出现。
权利要求
1、一种含镁硅无铅易切削黄铜，其特征在于合金元素的质量分数分别为，铜(Cu)58.0％～80.0％，镁0.2％～3.5％，硅0.2％～3.5％，铝0～0.6％，杂质的总量不超过0.05％，余量为锌，其中硅和镁的含量之和为1.2％～4.0％。
2. 根据权利要求1所述的含镁硅无铅易切削黄铜，其特征在于合金元素 的质量分数为铜62.0%，镁3.5%，硅0.5%,铝6.2%，杂质总量不超过0. 05 %，余量为锌。
3. 根据权利要求1所述的含镁硅无铅易切削黄铜，其特征在于合金元素 的质量分数为铜62. 0% ，镁3. 0%，硅1. 0%，铝0. 6%，杂质总量不超过0. 05 %，余量为锌。
全文摘要
一种无铅易切削镁硅黄铜，属金属材料的制造技术领域。黄铜的成分包括铜、锌、硅、镁、铝等合金元素，各元素的质量分数分别为铜58.0％～80.0％，镁0.2％～3.5％，硅0.2％～3.5％，铝0～0.6％，但硅和镁的质量分数之和为1.2％～4.0％，杂质总量不超过0.05％，余量为锌。本发明在现有易切削铅黄铜和铋黄铜的基础上，针对黄铜零部件对切削加工的要求，以及成品的使用环境研发。根据国内外对含铅产品的要求，铅黄铜将强制被无铅产品取代。本发明以镁及硅代铅，实现易切削铅黄铜的无铅化。该黄铜具有良好的切削性能、加工性能，无冷脆、热脆现象出现，可以应用于电工电子、水暖卫浴、玩具器件等领域，能替代现有易切削铅黄铜和无铅易切削铋黄铜。
文档编号C22C9/04GK101487091SQ20091004272
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月25日 优先权日2009年2月25日
发明者周忠诚, 黄劲松 申请人:中南大学