一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制作方法

本发明涉及一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金材料，特别是提供了一种可以使用铋黄铜旧料的黄铜合金配方及其制造方法，属于有色金属加工领域。

背景技术：

铋黄铜是目前研究最多、市场上应用最广的一类无铅黄铜。但是铋黄铜也存在一些问题，其中最主要的就是铋造成合金的脆性增加，产生所谓的“冷脆”和“热脆”。因此，除了铋黄铜之外，铋在其余类别的黄铜及铜合金中属严格控制混入的有害杂质。此外，易切削铋黄铜在加工的过程中相比于传统铅黄铜成材率较低，产生的废料量大；铋黄铜加工技术难度比铅黄铜大，因此在熔铸工序中，对废料的回用比例有严格的限制；这些问题造成的后果就是大量铋黄铜废料无法通过正常回收使用，形成所谓“死料”。

技术实现要素：

针对铋黄铜使用过程中存在的回收困难，其它种类铜合金无法使用含铋旧料的问题，本发明的目的是提供一种铋黄铜材料配方及其制造方法，通过合金化设计，提高含铋黄铜的塑性，打破众多铜合金熔炼时对铋含量的严格限制，从而可以大量使用含铋黄铜旧料，同时合金的耐蚀性好，为含铋黄铜的回收利用提供了一条新的思路。

为了达到上述目的，本发明提供了一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：cu58-75％、bi0.02-2.5％、mg0.02-1.8％、zr0.05-1.5％、la0.02-0.3％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

优选地，所述的组成及其质量百分比为：cu63％、bi1.4％、mg0.4％、zr0.4％、la0.2％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

本发明还提供了上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括：使用含铋切削黄铜旧料，加入单质mg、zr、la、cu、bi和zn中的至少一种，熔炼得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，通过调节bi单质以及含铋切削黄铜旧料的比例，控制杂质成分<0.5％。

优选地，所述的含铋切削黄铜旧料的用量为10-50％。

本发明熔炼时所用mg、zr、la采用单质加入，bi和部分cu、zn是由含铋黄铜旧料带入，剩余cu、zn采用单质加入。将合金成分调整到规定的成分区间。铋黄铜旧料中其它成分作为杂质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明含铋切削黄铜旧料作为bi的部分或全部来源以及cu和zn的部分来源，通过微合金化设计，即加入微量的mg、zr、la并进行合理配合，对铋黄铜废料中铋的分布形态进行改变，进而以达到改善材料力学性能，消除或减轻bi在合金中的脆性影响，提高合金塑性的目的，使得铋黄铜旧料可以很容易添加到其它合金材料而没有脆化现象，打破铜合金对铋含量的限制；同时zr、mg等的添加，可以提高合金耐腐蚀的性能；这样合金化改性后，铋黄铜的综合性能好，从而实现现有易切削铋黄铜废料的有效处置，形成含铋易切削黄铜绿色循环利用。同时由于加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，不会造成材料加工困难；选用的合金元素为mg、zr、la等，成本很低；合金中不含元素铅、砷，也不会对环境带来危害。本发明的材料耐腐蚀，可以使用含较高含量的铋黄铜旧料，合金的加工性能好，成本很低。

附图说明

图1为铋黄铜中bi分布形态图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu58％、bi0.02％、mg0.02％、zr0.05％、la0.02％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用10％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，加入单质mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为70μm。

实施例2

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu75％、bi2.5％、mg1.8％、zr1.5％、la0.3％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用10％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，加入单质bi、mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为80μm。

实施例3

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu58％、bi0.02％、mg0.02％、zr0.05％、la0.02％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用50％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，加入单质bi、mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于18％，脱锌腐蚀深度为80μm。

实施例4

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu75％、bi2.5％、mg1.8％、zr1.5％、la0.3％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用50％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料作为bi的来源以及cu和zn的部分来源，加入单质bi、mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于17％，脱锌腐蚀深度为80μm。

实施例5

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu63％、bi1.4％、mg0.4％、zr0.4％、la0.2％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用10％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，加入单质bi、mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为70μm。

实施例6

一种塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：cu63％、bi1.45％、mg0.4％、zr0.4％、la0.2％、杂质元素含量<0.5％，余量为zn。

上述的塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金的制备方法为：按照各组分的质量百分比，使用50％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，加入单质bi、mg、zr、la、cu和zn，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，熔炼时使用的铋黄铜旧料中其它成分作为杂质，得到塑性好耐腐蚀的铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400mpa，硬度hb120，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为70μm。

经上述合金化处理后铋黄铜中铋存在的形态如图1所示，其中(a)为没有合金化处理的铋黄铜作为对比，铋分布形态如箭头a标示处，图(b)为合金化处理后的铋黄铜中铋分布和形态，如图中a、b、c处白色圆颗粒所示。两种合金中铋的质量百分数均为1.45％。从图1(a)中可以看到，未经过合金化处理的bi单质为薄膜状分布在晶界上，而经过合金化处理后的合金中bi则呈颗粒状分布。

以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。