本发明涉及合金制造领域，具体涉及一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法。
背景技术：
：黄铜主要的性能包括可铸性，可加工性，抗腐蚀性，导电性和热传导性。在黄铜性能中可加工性和抗腐蚀性是决定黄铜产业高度的第一指标，传统工艺中，通过加入铅，可使得黄铜在高温下具有较好的塑性，从而提高其加工性，同时还可以获得良好的机械性能。目前，铅黄铜已被广泛应用于各个领域，例如：五金件、汽车零件、电器接插件、阀门、管接头等。但这类材料中的铅容易溶解于水中，若用于管道行业，根据科学测定，铅含量能达到50ppm以上，铅对人体的血液和神经系统都会造成不可逆转的损失，所以世界各国均很重视铅造成的污染和引起的危害，已限制和禁止铅黄铜的使用，这使得环保易切削无铅或低铅的黄铜研究已成为热点。当下研发应用上相对成熟的无铅黄铜主要是铋黄铜和硅黄铜，《californiaab1953》规定洁具及各种阀门中的pb当量为0.25wt%以下时，即无铅。然而，当铅含量减少后，将弱化双相黄铜的抗脱锌腐蚀性能，因此，在无铅且达到铅黄铜加工性能的成分条件下，提升无铅黄铜的抗脱锌腐蚀性能，将成为拓展无铅黄铜应用范围的关键技术。技术实现要素：本发明的目的是提供一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法。本发明的另一目的是提供一种用于上述所述加砷黄铜的表面处理缓蚀剂。一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将30%-40%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至350-380℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至650-680℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至800-830℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼30-50min，再以5℃/min速率升至930-950℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼35-45min；再以5℃/min速率升至1050-1100℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼25-40min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速10-15mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.4-0.5mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度70-90mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400-450℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至300-350℃，然后在760℃-810℃的温度及30-35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经2-3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至300-330℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至450-470℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至550-650℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒在浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3-5h后，再经180℃烘干30min后，自然冷却即得黄铜合金。其中，所述的缓蚀剂溶质按质量比包含氨基三甲叉膦酸7-10份、羟基乙叉二膦酸1.5-3.5份、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸0.8-1.2份、多氨基多醚基甲叉膦酸2.5-5.5份、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸2-4份、聚合硫酸氯化铁1.5-2.5份。本发明的优点在于：本发明黄铜合金，铅含量低，无害环保，且通过在黄铜合金中加入砷，并优化及控制各组分的含量，结合特有的熔炼及退火工艺，可提高铜合金使其达到铅黄铜的切削性能；此外，为了解决低铅导致的易腐蚀问题，我们通过采用特定的复配缓蚀剂对合金进行表面处理，有效提升了黄铜合金的耐腐蚀性能。具体实施例：实施例1一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将35%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至365℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至665℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至815℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼40min，再以5℃/min速率升至940℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼40min；再以5℃/min速率升至1080℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼30min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速15mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.4mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度80mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至350℃，然后在780℃的温度及35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至320℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至460℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至600℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡4h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例2一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将40%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至350℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至680℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至830℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼50min，再以5℃/min速率升至930℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼35min；再以5℃/min速率升至1100℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼25min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速10mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.5mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度70mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至450℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至350℃，然后在760℃的温度及35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经2次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至330℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至450℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至650℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例3一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将30%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至380℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至650℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至800℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼30min，再以5℃/min速率升至950℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼45min；再以5℃/min速率升至1050℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼40min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速15mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.4mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度90mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至300℃，然后在810℃的温度及30mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至300℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至470℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至550℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡4h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例41）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将35%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至370℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至660℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至810℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼30min，再以5℃/min速率升至940℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼45min；再以5℃/min速率升至1050℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼30min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速15mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.4mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度80mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至450℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至300℃，然后在800℃的温度及35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经2次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至320℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至460℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至620℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3h后，再经180℃烘干30min，自然冷却得黄铜合金。实施例5一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.2%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将35%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至360℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至680℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至830℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼40min，再以5℃/min速率升至935℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼35min；再以5℃/min速率升至1100℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼25min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速10mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.5mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度85mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至350℃，然后在790℃的温度及30mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至315℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至465℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至640℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例6一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将各组分原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至升至1100℃，待原料熔化后，保温30min，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速15mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.5mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度90mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至350℃，然后在800℃的温度及35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以3℃/min升温速率升至310℃，保温30min后，再以5℃/min升温速率升至460℃，保温1h后，以2℃/min升温速率升至630℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例7一种耐腐蚀易弯管成型的加砷黄铜制备方法：1）配料：称取各组分原料，其中按重量计其化学组分包括铜62.3-63%、铅0-0.08%、铁0.1-0.15%、镍0.1-0.5%、砷0.02-0.1%、锑0-0.005%、余量为锌；2）熔炼：将35%组分的铜原料加入熔铸炉中，以5℃/min的速率升至370℃，保温1h，再以15℃/min速率升温至660℃，保温30min后，再以5℃/min速率升温至820℃，保温10min后，加入所述配比量的砷，熔炼40min，再以5℃/min速率升至940℃，保温5min后加入所述配比量的铁、镍、铅、锑，熔炼35min；再以5℃/min速率升至1090℃，保温5min后，加入所述配比量的锌及余量的铜，熔炼30min得熔液，对熔液取样进行分析后，加入传统铝钛硼晶粒细化剂，并以20r/min的速率搅拌10min后，保温静置15min，再将铜液引入保温炉中，控制保温炉内的铜液温度为1060℃±10℃；3）引铸：将熔液引入结晶器冷却结晶，控制熔液流速10mm/s，结晶器内冷凝水压控制在0.4mpa；熔液结晶后，由牵引机牵引铸造，得黄铜管坯，拉铸速度85mm/min；4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至350℃，然后在810℃的温度及35mm/s速率下，将坯锭挤压成不同规格的挤压棒，再经3次拉伸后，冷却，得坯棒；5）退火：将上述所得坯棒放入退火炉中，以2℃/min升温速率升至550-650℃，保温20h后，水冷至30℃以下，控制降温速率为10℃/min；6）表面处理：将退火后的坯棒配置的质量浓度为35%的缓蚀剂中浸泡3h后，再经180℃烘干30min，自然冷却即得黄铜合金。实施例8切削力是研究切削过程重要依据，不仅是设计和使用车床、刀具和夹具的必要依据，还是可以定量的评判材料切削性能的好坏；分别将实施例1-7所制得的合金及hpb63-3型号铅黄铜加工成标准试样，并在金属切削机床ck7525进行切削实验，并用kistler压电三向动态测力仪type5019的测力系统测量了在进给量为0.2mm/r及切削速度为25m/min时各试样的主切削力、进给力和径向力平均值；其中，fx为进给力，又叫轴向切削力或走刀抗力，它也在水平面内，与走刀方向平行；fy为径向力，又叫吃刀抗力，它在水平面内，并与走刀方向垂直；fz为主切削力，又称为切向力，它垂直于水平面，通常与切削速度的方向一致；同时参照gb/t4423测量其力学性能，所得数据如下表：项目fz（n）fy（n）fx（n）拉伸强度（mpa）伸长率(%)实施例1179811239622实施例2183811138719实施例3180821339121实施例42541072936413实施例5196892133514实施例619394163617实施例7195921931211hpb63-3185831337018分析数据可知，实施例1-3切削力及力学性能较比对照组均有优势，且实施例1为最佳方案，优势效果最明显；实施例4未添加砷，可见其切削力明显增大，不易加工，且其力学性能有所下降；实施例5添加砷过多，切削性能少量下降，但力学性能下降明显；实施例6采用直接熔炼的方法，切削性能及力学性能均少量下降；实施例7退火采用直接升温式，可见其力学性能明显下降；由此可得出结论，采用本发明所提供的工艺制备的黄铜，其切削性能达到铅黄铜水平，易于加工，且力学性能较铅黄铜有进一步的提升。实施例9将实施例1所制备的合金，制成30mm×20mm×0.4mm试片，并打磨至表面光滑，用蒸馏水冲洗及无水乙醇和丙酮脱脂处理后制成试样；将打磨、除油的试样用分析天平称重后浸没于不同配比的缓蚀剂中，在50℃下浸泡72小时，对比组为50℃浸泡在常用缓蚀剂中72小时，观察试样表面，均匀光亮，未出现明显腐蚀，静态挂片后失重法测定缓蚀实验结果如下：分析数据可知，第1-3组采用了本发明所述的缓蚀剂配比，可见较对比组缓蚀率明显提升，第4组、第5组缓蚀剂配比不在本发明范围内，可见缓蚀率较对比组明显下降；由此可得出结论，采用本发明所述的缓蚀剂，能有有效提升产品的耐腐蚀性能。当前第1页12