一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金及制备方法
【专利摘要】本发明涉及易切削黄铜，特指一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金。所述的铋锑合金组分及组分的重量百分含量为：铋35~65%，不可避免的杂质含量≤0.8%，余量为锑。本发明具有使铋锑易切削黄铜合金化处理可行，铋的收得率高等特点，是一种适用于环保型易切削钢合金化处理的添加剂。
【专利说明】一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及易切削黄铜，特指一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金，属于有色合金(C22C合金)制备技术。
【背景技术】
[0002]金属铋(Bi)的晶体结构属斜方晶系，外观呈银白色，有强烈的金属光泽。纯铋是柔软的金属，不纯时性脆，室温下，铋不与氧气或水反应，在空气中稳定，铋的导电和导热性都较差；含铋的主要矿石为辉铋矿(Bi2S5)和赭铋石(Bi205)。铋在我国的储量居世界第一位，约占全球总储量的70%多。
[0003]由于 铋无毒，且与铅的低熔点、高柔韧性等许多方面的性能相接近，而在工业上广泛用作铅的替代品；铋主要用于制造易熔合金，熔点范围是47~262°C，最常用的是铋同铅、锡、锑、铟等金属组成的合金，用于消防装置、自动喷水器、锅炉的安全塞，一旦发生火灾时，一些水管的活塞会“自动”熔化，喷出水来，在消防和电气工业上，用作自动灭火系统和电器保险丝、焊锡；铋合金具有凝固时不收缩的特性，用于铸造印刷铅字和高精度铸型；碳酸氧铋和硝酸氧铋用于治疗皮肤损伤和肠胃病；金属铋用于制备低熔合金，在消防和电气安全装置上有特殊的重要性；含铋易切削合金钢和铜合金，已成为现代制造业所迫切需要的一种原材料。
[0004]铅黄铜具有优异的切削性能和耐磨性能，被广泛应用于电子电器接插件、仪表零件、饮水系统的水管、水龙头、阀门、管接头以及汽车、消防和飞机等使用的液压阀门等领域；铅是一种有毒元素，近年来，随着人们环保意识的增强，各国政府相继出台了对含铅铜合金应用的限令，铅黄铜的应用将面临严格的限制，因而开发无铅易切削铜合金来替代铅黄铜已成为当今世界金属材料制造业的重大课题；近年来，国内外学者均致力于铋系、锡系、锑系、硅系及添加石墨等的无铅易切削铜合金的开发研究，目前，通过添加适量的B1、Mg、Se、S1、T1、Al和稀土元素Ce合金元素来替代铅黄铜中的铅，并取得了比较理想的实用效果；美国的贝尔实验室和日本的KITZ公司宣布已研制出含Bi和Se的铜合金，并已应用于水龙头、阀门等供水部件上；日本研究人员早在20世纪90年代就致力于无铅易切削黄铜的研究，开发出了不加任何其他微量元素的Bi黄铜；2004年日本新日东金属与住友轻金属研究开发中心共同开发出了无铅和低铅黄铜系列产品，采用铋和锡替代铅；肖寅昕通过研究含铅黄铜的易切削性能，从其机理出发，以硅代替铅制备易切削黄铜；中南大学肖来荣等在黄铜中同时添加Bi和Sb来替代铅黄铜中的铅，并添加一定量的Ti和稀土元素Ce来改善合金性能，获得了较好的效果。
[0005]由于铋的熔点低(271.3°C )，给所述易切削黄铜的合金化处理造成了很大的困难，用金属铋(精铋)作为铜合金的合金化处理添加剂，将会造成很大的烧损和浪费；尽管已有铜铋合金，但是在制备铜铋合金时，由于铜的熔点很高，铋也会有很大的一次烧损；由于铋在铜铋合金中仍然是以单质形式存在，在将铜铋合金加入到黄铜合金液时，还会产生二次烧损；而中国专利检索及其它文献检索结果表明:合金化处理可行，收得率高的用于铋锑易切削黄铜合金化处理的添加剂铋合金，尚未见有报道。
[0006]为此，提供一种合金化处理可行，收得率高的制备铋锑易切削黄铜用的铋锑合金化处理的添加剂，便成为飞跃发展的有色金属行业的一致要求。
【发明内容】
[0007]本发明旨在提供一种合金化处理可行，收得率高的铋锑合金，以期满足易切削铜合金制备的需求。
[0008]本发明实施其目的的技术方案是:
一种铋锑合金，其特征在于其组分按照质量百分含量计算为:
铋:35~65 ；
不可避免的杂质≤0.8 ;
铺:余量。
[0009]本发明的一种典型的技术方案是:
铋:45~55 ；
不可避免的杂质≤0.8 ;
铺:余量。
[0010]本发明所述的铋锑合金呈块状，其块度在8~45mm范围内；或者呈颗粒状，其粒径在I~5mm范围内。
[0011]本发明所述的不可避免的杂质，是在其制备过程中，不可彻底去除的金属元素和非金属元素；本发明所述不可避免的杂质，主要是指氧、磷、氢、硫、硒、碲、砷和铁等。
[0012]上述技术发明得以实施以后，由于本发明铋的质量百分含量为35%飞5%时，与锑能形成完全互溶的固溶体，合金完全熔化的温度较高(在530°C左右，明显高于纯铋的熔点)，而其比重略低于铜合金的比重，因而采用本发明合金作为易切削铜合金的炉前合金化处理是可行的，且铋的收得率高，从而实现了本发明的目的。
【具体实施方式】
[0013]本发明制备方法的简要描述是:采用熔炼、金属型铸造及机械破碎的方法实施本发明:将工业纯铋和工业纯锑按制备本发明所需的配料比配料，先熔化熔点较高的工业纯锑得到纯锑熔体,不再加温,再将熔点较低的工业纯铋加入到纯锑熔体中并进行搅拌，以加快铋的溶解速度，由于熔炼过程中熔体的温度不断降低、且熔炼时间短，因此可以减少铋元素的烧损量；待铋在纯锑熔体中全部溶化后，然后尽快浇注到金属型中进行快速冷却，以避免铋的偏析，得到本发明的铋锑合金；由于本发明的铋锑合金比较脆，若需要小颗粒的本发明时，可以对本发明合金进行人工或机械破碎。
[0014]在制备铋锑易切削黄铜时，本发明铋锑合金的加入量为黄铜合金原料质量的
0.66%-1.2%O
[0015]实施方式一
一种铋锑合金，其组分和各组分的质量百分含量是(％):铋35，不可避免的杂质:≤0.8，锑:余量；铋锑合金呈块状，其块度在45mm ;在熔炼3000克Cu_42Zn黄铜合金时，向合金熔体中加入35克的该铋锑合金，铋的收得率为95%。[0016]实施方式二
一种铋锑合金，其组分和各组分的质量百分含量是(％):65，不可避免的杂质0.8，锑:余量；铋锑合金呈颗粒状，其粒径在广5mm范围内；在熔炼3000克Cu-42Zn黄铜合金时，向合金熔体中加入20克的该铋锑合金，铋的收得率为91%。
[0017]实施方式三
一种铋锑合金，其组分和各组分的质量百分含量是(％):50，不可避免的杂质0.8，锑:余量；铋锑合金呈颗粒状，其粒径在广5mm范围内；在熔炼3000克Cu-42Zn黄铜合金时，向合金熔体中加入30克的该铋锑合金，铋的收得率为93%。
[0018]采用本发明制备铋锑易切削铜合金时，结果显示其加入方法简便可行，铋和锑的收得率都在90%以上，高于采用精铋或者铜铋合金时的收得率。
[0019]本发明的应用 范围，不受其说明书描述的限制。
【权利要求】
1.一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金，其特征在于其组分按照质量百分含量计算为:铋:35飞5 ;不可避免的杂质S 0.8 ;锑:余量。
2.如权利要求1所述的一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金，其特征在于其组分按照质量百分含量计算为:铋:45~55 ;不可避免的杂质0.8 ;锑:余量。
3.如权利要求1所述的一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金，其特征在于所述的铋锑合金呈块状，其块度在8~45mm范围内；或者呈颗粒状，其粒径在f 5mm范围内。
4.如权利要求1所述的一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金的制备方法，其特征在于:将工业纯铋和工业纯锑按所需的配料比配料，先熔化熔点较高的工业纯锑得到纯锑熔体，不再加温，再将熔点较低的工业纯铋加入到纯锑熔体中并进行搅拌，以加快铋的溶解速度，由于熔炼过程中熔体的温度不断降低、且熔炼时间短，因此可以减少铋元素的烧损量；待铋在纯锑熔体中全部溶化后，然后尽快浇注到金属型中进行快速冷却，以避免铋的偏析，得到铋锑合金；由于本发明的铋锑合金比较脆，若需要小颗粒的铋锑合金时，对其进行人工或机械破碎。
5.如权利要求1所述的一种用于制备铋锑易切削黄铜的铋锑合金的制备方法，其特征在于:在制备铋锑易切削黄铜时，铋锑合金的加入量为作为原料的黄铜合金质量的.0.66%-1.2%ο
【文档编号】C22C12/00GK103993198SQ201410231537
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】王建华, 刘靓, 苏旭平, 刘亚, 彭浩平 申请人:常州大学