专利名称：一种铜合金材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及到冶金领域，特别涉及一种用于制造加工的铜合金材料。
背景技术：
近二十年来，我国铜与铜合金加工工业迅猛发展。品种日益增多，产量和消费量成倍增长，新工艺新装备不断涌现。铜及其合金所具有的独特的优秀品质和特性，随着科学技术的发展逐步地为人们所了解和掌握，从而日益广泛的在国民经济的各部门中获得应用。但是铜合金内含有大量杂质元素，对铜材加工性能有很大影响。在民用各领域的铜质产品加工方面，国标59铜合金由于具有优良的物理性能、力学性能和切削加工性能， 在机械、轻工、钟表等部门得到了广泛的应用，但其铸态组织粗大，力学性能较低，由于铸件强度低、易渗漏，难以满足高性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以用于热锻加工和机加工，锻造效率高、成型率高、低成本的高性能铜合金材料。实现上述目的的技术方案如下一种铜合金材料，包括以下重量百分比的成分=Cu :56. 5-60. 0%, Pb 0. 7-3. 3%, Al 0. 2-0. 8%, As 0. 02-0. 05%, Sn :0. 88-0. 92%, Fe :0. 78-0. 82%, Ni :0. 58-0. 62%，其余为Si和不可避免的杂质元素。。优选地，所述铜合金材料包括以下重量百分比的成分Cu :56. 17%, Pb 3%, Fe 0. 8%, As 0. 03%, Al 0. 5%, Ni 0. 6%, Sn 0. 9%, Zn :36. 5%，杂质元素 1. 5%0优选地，所述铜合金材料包括以下重量百分比的成分Pb :0.7%, Fe :0.8%, As 0. 02%, Al 0. 5%, Ni :0. 6%, Sn :0. 9%, Zn :37%，杂质元素 1. 5%, Cu :57. 98%。优选地，所述铜合金材料包括以下重量百分比的成分Pb :3.3%, Fe :0.8%, As 0. 05%, Al 0. 8%, Ni :0. 6%, Sn :0. 9%, Zn :36%，杂质元素 1. 5%, Cu :56. 05%。上述的技术方案的工作原理是由于调整铜合金内的锌、铁、铅、镍、等金属元素的含量，并添加适量的铝、锡等金属元素，使其相互取长补短，得到了最优的组合，获得具有热锻加工性能，切削性能、塑性、强度都非常理想的低成本的高性能铜合金。含锌量在35%以下的黄铜，室温下的显微组织由单相的α固溶体组成，称为α黄铜。含锌量在36%-46%范围内的黄铜，室温下的显微组织由(α+β)两相组成，称为 (α+β)黄铜(两相黄铜)。含锌量超过46% -50%的黄铜，室温下的显微组织仅由β相组成，称为β黄铜。β相在高温下具有很高的塑性，而低温下的β相(有序固溶体)性质硬脆。故 (α+β)黄铜应在热态下进行锻造。含锌量大于46%-50%的β黄铜因性能硬脆，不能进行压力加工。
所以既要黄铜能够进行热加工，又能保持足够的塑性和强度进行冷加工，需要其组织表现介于α和(α+β)两相黄铜之间，故需要控制锌含量在32. 1% -38. 8%，个体偏向于α相。铜合金中加入0.3% -0.8%的铝元素，有利于改善合金的塑性，且形成β相的趋势大，强化效果好。另外，铜合金表面铝的离子化倾向比锌大，可优先与腐蚀性气体或溶液中的氧结合，形成坚硬致密的氧化膜，使合金具有很好的耐蚀性。适当提高铅的含量，使其含量控制在0. 7-3. 3%内，由于铜合金中铅元素具有润滑效果，使铜合金能够进行高速切削，可获得光洁的表面，提高产品质量，同时大幅度提高生产效率。所以将铅元素含量上限控制在允许含量范围内，能最大程度的利用铅的润滑作用， 提高铜合金的切削性能和表面质量。此外，通过大量实验，最优选出调整铁的含量至0.8%，铜材内铁固溶质表现出来的高强度及硬度显著提高了铜材的切削性能。高强度及硬度可一定程度增加切削速度，避免因强度不够，高速切削带来的高温使产品发生形变或因硬度不够，无法按既定尺寸切削而影像产品质量。最优选出添加0.9%的锡，不仅能提高合金强度及硬度，还可抑制脱锌，提高黄铜的耐蚀性。控制镍含量，最优选的是使其保持在0.6%，镍是铜合金中的重要元素，可扩大黄铜的α相区，在铜合金中加入镍，可获得具有少量的β相的高强度合金，可以提高合金韧性和耐蚀性，使铜合金可以承受冷，热加工。加入0. 02-0. 05%砷，砷在黄铜中的溶解度小于1%，过量则产生脆性化合物，分布在晶界上，降低黄铜的塑性，可防止黄铜脱锌，提高黄铜的耐蚀性。本发明的有益效果本发明通过调整国标59铜合金内的锌、铁、铅、镍、等金属元素的含量，并添加适量的铝、锡等金属元素而得到一种高性能的铜合金材料，该高性能铜合金材料可以用于热锻加工和机加工，具有锻造效率高、成型率高、成本低的等优点。
具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明做进一步的阐述。实施例1Cu 56. 17%, Pb -.3%, Fe 0. 8%, As 0. 03%, Al 0. 5%, Ni 0. 6%, Sn 0. 9%, Zn
36. 5%，杂质元素1. 5%。将本实施例的高性能铜合金与现有技术中的HP1359-1铅黄铜在锻造和机加工过程中的工艺条件进行对比，其结果见表1 表1 本实施例的高性能铜合金与HP1359-1铅黄铜锻造和机加工条件对比
i=i ife.抗拉强度屈服点退火温度消除内应力低温退火温度热加工温度HPb59-l340N/mm2400Mpa600-650 "C285 "C640-780 "C实施例428. 9N/mm2530Mpa500-700 °C270°C600-780 °C 对比本发明的高性能铜合金与HP1359-1铅黄铜在锻造和机加工过程中的成型率、 加工成本、加工效率以及产品质量。 在锻造方面，本发明高性能铜合金锻造成型率高于国标铅黄铜12 %，同时锻造成本低8%，锻造效率高10. 3% ；机加工方面，本高性能铜合金机加工成材率高于国标铅黄铜5%，同时加工成本降低8%，加工质量优，加工效率高13.2%。实施例2本实施例的高性能铜合金材料的成分的重量百分比为Cu :57. 98%, Pb :0.7%, Fe :0. 8%, As :0. 02%, Al :0. 5%, Ni :0. 6%, Sn :0. 9%, Zn :37%，杂质元素 1. 5%0将本实施例的高性能铜合金与现有技术中的HP1359-1铅黄铜在锻造和机加工过程中的工艺条件进行对比，其结果见表2 表2 本实施例的高性能铜合金与HP1359-1铅黄铜锻造和机加工条件对比
α
权利要求
1.一种铜合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分Cu :56. 5-60.0%，Pb 0. 7-3. 3 %, Al 0. 2-0. 8 %, As :0. 02-0. 05 %, Sn :0. 88-0. 92 %, Fe :0. 78-0. 82 %, Ni 0. 58-0. 62%，其余为和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分Pb 3%, Fe 0. 8%, As :0. 03%, Al :0. 5%, Ni 0. 6%, Sn 0. 9%, Zn :36. 5%，杂质元素 1. 5%, Cu 56. 17%。
3.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分Pb 0. 7%, Fe 0. 8%, As :0. 02%, Al :0. 5%, Ni 0. 6%, Sn 0. 9%, Zn :37%，杂质元素 1. 5%, Cu 57. 98%。
4.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的成分Pb 3. 3%, Fe 0. 8%, As :0. 05%, Al :0. 8%, Ni 0. 6%, Sn 0. 9%, Zn :36%，杂质元素 1. 5%, Cu 56. 05%。
全文摘要
本发明提供一种高性能铜合金材料，该铜合金材料包括以下重量百分比的组分Cu56.5-60.0％，Pb0.7-3.3％，Al0.2-0.8％，As0.02-0.05％，Sn0.88-0.92％，Fe0.78-0.82％，Ni0.58-0.62％，其余为Zn和不可避免的杂质元素。该材料是一种可热锻加工，易切削、高塑性、高强度、低成本的高性能铜合金材料。
文档编号C22C9/04GK102534296SQ20121004615
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者丁钊, 林则涛, 林细勇, 郭建军 申请人:佛山市日丰企业有限公司