黄铜合金的制作方法

黄铜合金
1.本发明涉及一种黄铜合金，尤其涉及一种既没有加入铅(pb)也没有加入铋(bi)的黄铜合金。
2.这样一种黄铜合金由ep 3 320 122 b1已知。已知的黄铜合金由54％至64％的cu和36％至46％的zn组成，并且该合金包含0.005％至1.0％的in含量和0.01％至3.0％的组分fe、sn、ni或mn中的至少一种的添加物。不向该合金中添加bi。
3.过去，黄铜合金的切削性通过添加至多4重量％的pb而得到改善。根据应用，由于法定规定，pb的添加受到很大限制。
4.已经发现pb的添加可以被bi的添加所替代。然而已经发现bi的添加导致黄铜合金的热脆化。这种黄铜合金仅能有限地热成形。因此，这种黄铜合金不用于压制的成形部件。
5.上述ep 3 320 122 b1公开了一种既不添加pb也不添加bi的黄铜合金。为了改善可切削性，建议向黄铜合金中添加0.005％至1.0％的in。所建议的in的添加确实改善了可切削性。然而，切削加工中会产生相对长的螺旋形切屑，这可能在它们被运走时导致堵塞，并导致工具断裂。
6.本发明的一个目的是消除现有技术的缺点。更具体地，本发明应当提供一种具有改进的可切削性的黄铜合金。根据本发明的另一个目的，该黄铜合金表现出低的热脆化，从而可以借助于热成形对其进行加工。
7.该目的通过权利要求1的特征来实现。合乎目的的实施方案从从属权利要求的特征中获得。
8.根据本发明，提出了一种黄铜合金，其具有：
9.54至64％的cu，
10.0.05至0.15％的al，
11.0.005至0.5％的in，
12.总量为0.01至3.0％的组分fe、sn和ni中的至少一种，
13.余量zn，以及还有
14.不可避免的杂质。
15.在本说明书范畴内，[％]应理解为重量百分比。
[0016]
已经令人惊奇地发现，通过向含有0.005-0.5％的in的黄铜合金中加入0.05-0.15％的al(如本发明所提出的那样)，可以获得改善的断屑性。所提出的黄铜合金的特征在于很低的热脆化。它可以通过热成形加工。
[0017]
为了生产所提出的黄铜合金，既不添加pb也不添加bi。上述元素在所提出的黄铜合金中如果有的话，也仅作为不可避免的杂质而包括。
[0018]
根据一个有利的实施方案，组分fe、sn和ni中的至少一种以0.05％至0.4％的量存在，优选以0.1％至0.3％的量存在。特别优选地，组分fe、sn和ni在每种情况下以0.1％至0.3％的量存在。提出的fe和ni的添加影响α和β固溶体(mischkristalle)的晶粒生长。sn稳定β固溶体。因此，通过fe、sn和ni的份额，可以调节α和β固溶体之间或α和β相之间的比率。
[0019]
根据另一个实施方案，黄铜合金含有最多0.01％的si。si同样起到稳定β相的作
用。
[0020]
根据另一个实施方案，mn的含量最高达0.2％。mn也稳定β相，并且与其它元素一起有助于形成对切削性能具有有益影响的沉淀物。
[0021]
此外，已经证明zn含量为40至44％，优选大于41％且小于43％是有利的。具有所提出的zn含量的黄铜合金包含相对较少的cu，因此可以成本低廉地生产。
[0022]
根据另一个特别有利的实施方案，为生产所提出的黄铜合金而仅只添加如下的组分：cu、fe、ni、sn、in、al和zn。因此，以下组合物已被证实是特别有利的：
[0023]
56.0至58.0％的cu，
[0024]
0.1至0.3％的fe，
[0025]
0.1至0.3％的ni，
[0026]
0.1至0.3％的sn，
[0027]
0.005至0.25％的in，
[0028]
0.05至0.15％的al，
[0029]
余量zn，以及还有
[0030]
不可避免的杂质。
[0031]
所提出的黄铜合金的特征在于非常好的可切削性。它可以通过热成形而变形。
[0032]
黄铜合金有利地包含由β固溶体和一部分α固溶体组成的基质。α固溶体的份额有利地为至少28％，优选至少30％。所提出的黄铜合金的特征在于特别有利的切削行为。
[0033]
所提出的黄铜合金可以进一步包含以下组分中的一种或多种：
[0034]
各自最多0.5％的量的sb和/或cd和/或se。已经发现，更高含量的sb和/或cd和/或se对黄铜合金的性能是有害的。
[0035]
ca和/或mg，其量在每种情况下为至多1.0％。ca和/或mg有助于在固溶体中形成沉淀。这些沉淀有利于黄铜合金的可切削性。
[0036]
p的量最高达0.1％。p有助于改善黄铜合金的耐腐蚀性。特别是p能阻碍脱锌。
[0037]
cr的量最高达0.2％。cr又能有助于在固溶体中形成有利于黄铜合金可切削性的沉淀物。
[0038]
下面阐述本发明的实施例。
[0039]
下表显示了参考合金以及根据本发明的合金的组成。
[0040] cufenisimnsninalzn参考合金56.510.230.240.030.020.260.24-余量本发明合金56.450.190.190.0010.010.210.100.09余量
[0041]
上表中报告的数值为[％]或[重量％]。
[0042]
参考合金的织构由β固溶体和39％的α固溶体的基质组成。
[0043]
本发明的合金的织构由β固溶体和32％的α固溶体的基质组成。
[0044]
用参考合金和本发明的合金进行切削试验。在这些试验中获得的结果从附图中一目了然。附图中：
[0045]
图1示出了在参考合金上进行切削试验后的切屑，以及
[0046]
图2示出了用本发明的合金进行切削试验后的切屑。
[0047]
用于进行切削试验的试验参数如下：
[0048]
主轴转速n：1600min-1
[0049]
进刀速度f：0.1mm/转
[0050]
切削深度a：1.25mm
[0051]
使用的刀具：转位式刀片vbmt 160408-ur
[0052]
在每种情况下，在具有相同几何形状的试样上进行切削试验。
[0053]
图1示出了使用参考合金的切削试验的结果。形成相对长的螺旋形切屑。它们的平均第一长度大约在15至20mm的范围内。
[0054]
图2示出了使用本发明合金的切削试验的结果。所形成的切屑是短的、破碎的切屑。它们的平均第二长度大约在5至10mm的范围内。