一种铋黄铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铋黄铜合金及其制备方法。所述的铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu 58‑75％、Bi 0.02‑2.5％、Ni 0.4‑10％、Si 0.02‑0.6％、Re 0.05‑0.6％、杂质元素含量

A Bismuth Brass Alloy and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种铋黄铜合金及其制备方法
本专利技术涉及一种耐蚀性塑性好的铋黄铜合金材料，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。
技术介绍
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”。
技术实现思路
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，本专利技术的目的是提供一种能够利用含铋黄铜旧料制造的铋黄铜合金及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu58-75％、Bi0.02-2.5％、Ni0.4-10％、Si0.02-0.6％、Re0.05-0.6％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。优选地，所述的铋黄铜合金的组成及其质量百分比为：Cu63％、Bi1.4％、Ni1.8％、Si0.6％，Re0.1％，杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。本专利技术还提供了上述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，按配比添加单质Bi、Cu、Zn、Ni、Si和Re中的至少一种，将合金含量调整到对应的质量百分比，熔炼得到铋黄铜合金。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％。本专利技术使用含铋切削黄铜旧料作为Bi的全部或部分来源和Cu、Zn、Ni、Si的部分来源，通过合金化设计，提高含铋黄铜的塑性，打破其它种类铜合金熔炼时对铋含量的严格限制，从而可以使用含铋黄铜旧料，同时大幅度提高铋黄铜合金的耐蚀性好，使得含铋黄铜可在要求耐蚀性的环境使用，为含铋黄铜的回收利用提供了一条新的思路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过微合金化设计，即加入微量的Ni、Si、Re并进行合理配合，元素的添加，可以改变铋的表面能和对铜的润湿性，以及形成一些铋化合物，从而改变了铋黄铜废料中铋的分布形态，将薄膜状或者网状分布的铋单质变成球形或者颗粒状，均匀分布在晶界或者晶内，可以提高材料的塑性，消除或减轻Bi在合金中的脆性影响，使得铋黄铜旧料可以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Ni、Si、Re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；合金中不含元素铅、砷，也不会对环境带来危害。本专利技术的材料耐腐蚀，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，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，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。以下实施例中所用到的各原料均为市售产品。实施例1一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu58％、Bi0.02％、Ni0.4％、Si0.6％、Re0.6％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。上述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，按配比添加单质Cu、Zn、Ni、Si和Re，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，硬度HB110，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为100μm。实施例2一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu75％、Bi2.5％、Ni10％、Si0.02％、Re0.05％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。上述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，添加单质Bi、Cu、Zn、Ni、Si和Re，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过450MPa，硬度HB120，延伸率大于20％，脱锌腐蚀深度为30μm。实施例3一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu63％、Bi1.45％、Ni1.8％、Si0.6％，杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。上述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30％(以各原料的重量和为基准)含铋切削黄铜旧料，添加单质Bi、Cu、Zn、Ni、Si和Re，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，硬度HB120，延伸率大于22％，脱锌腐蚀深度为80μm。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，如图中箭头标示的白色圆颗粒所示。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。实施例4一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu75％、Bi2.5％、Ni10％、Si0.05％、Re0.3％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。上述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，添加单质Bi、Cu、Zn、Ni、Si和Re，将合金含量调整到对应的质量百分比，1050-1100℃熔炼30分钟，，得到铋黄铜合金。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。以上实施例仅为本专利技术构思下的基本说明，不对本专利技术进行限制。而依据本专利技术的技术方案所作的任何等效变换，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu 58‑75％、Bi 0.02‑2.5％、Ni 0.4‑10％、Si 0.02‑0.6％、Re 0.05‑0.6％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。

【技术特征摘要】
1.一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu58-75％、Bi0.02-2.5％、Ni0.4-10％、Si0.02-0.6％、Re0.05-0.6％、杂质元素含量<0.5％，余量为Zn。2.如权利要求1所述的铋黄铜合金，其特征在于，所述的铋黄铜合金的组成及其质量百分比为：Cu63％、Bi1.4％、Ni1.8％、Si0.6％，Re...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，薛海平，刘新宽，刘平，陈小红，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31