本发明专利技术公开一种无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金及其制备方法，该合金的重量百分比组成为：Cu59～62％、Sn0.5～1.0％、Si0.05～0.25％、As0.02～0.10％、0.05％≤P+Sb+Bi<0.2％、B0.002～0.01％，其余为锌及不大于0.4％的不可避免的杂质。本发明专利技术通过控制合金材料中的硅与锡以及砷与硼之间的比例，确保合金材料具有优良的切削性能和抗腐蚀性能；同时严格控制杂质含量必须在0.4％以下；制备的无铅易切削抗腐蚀锡黄铜合金能把抗脱锌性能控制在最大脱锌层150μm以下，平均脱锌层100μm以下并且容易切削，切削性能达到80％以上，同时具有高的性价比。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术涉及一种无铅易切削、抗腐蚀性能良好(抗脱锌最大点在150 μ m以下)的锡黄铜合金及其制备方法。
技术介绍
:卫浴、阀门行业，由于美国2014年与饮用水接触的管件、阀门等部件，都需要执行美国加州的法律，即材料的含铅量小于0.25%，同时提出抗腐蚀要求，即抗脱锌最大不超过200 μ m，而美国C46500材料的抗脱锌最大在300 μ m以上。C69300材料虽能满足抗脱锌要求,但由于铜含量过高,生产成本高,难以接受。因此,如何使抗脱锌能达到最大不超过150 μ m,抗腐蚀性能好，同时又能改善切削性能的锡黄铜合金成为行业亟待解决的技术问题。
技术实现思路
:本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种既具有良好的抗腐蚀，又具有良好的切削加工性能的无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为:一种无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金，其特征在于，该合金含有以下重量百分比的各组分(该合金的重量百分比组成):Cu59 ~62%、Sn0.5 ~1.0 %、Si0.05 ~0.25%、As0.02 ~0.10%,0.05%(P+Sb+Bi<0.2%, B0.002~0.01%，其余为锌及不大于0.4%的不可避免的杂质。本专利技术的锡黄铜合金其重量百分比组成优选方案之一是:Cu60~62%、Sn0.5~0.8%,Si0.05 ~0.20%,As0.03 ~0.08%,0.06%^ P+Sb+Bi<0.18%,B0.003 ~0.01%，其余为锌及不大于0.4%的不可避免的杂质。本专利技术的锡黄铜合金其重量百分比组成优选方案之二是:Cu61~62%、Sn0.6~0.8%,Si0.10 ~0.20%,As0.04 ~0.06%,0.08%^ P+Sb+Bi<0.15%,B0.003 ~0.008%,其余为锌及不大于0.4%的不可避免的杂质。本专利技术上述优选方案二的合金的切削性能比C46500好，与HBi59_2相当，能达到HPb63-3的80%以上(HPb63-3为100% )。抗脱锌性能优于铅黄铜、铋黄铜，与硅黄铜相当。对氨熏试验不敏感。上述不可避免的杂质中的铅的重量百分比含量不超过0.2% (此处的0.2%为整个合金中的含量不超过0.2% )，这种程度的铅含量即使溶解在饮用水或排放在水中，对环境和人体都不会带来恶劣的影响。 本专利技术无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金中限定金属元素种类和添加量的原因在于:锡:锡在材料中的主要作用是抑制脱锌，提高耐腐蚀性，改善切削性能。对于优选方案之二，锡含量低于0.6%，抗脱锌性能不理想，大于0.8%，切削性能变差。所以对于优选方案之二，锡含量的控制范围应在0.6~0.8%。硅:是为了改善切削性能、热加工性能和抗应力腐蚀性能，并且硅能改善a +β和β黄铜的耐应力腐蚀破裂性能。低于0.1%作用不明显，大于0.2%材料的强度上升，优选范围0.1~0.2%。砷:为了改善抗腐蚀性能，少量砷可改善材料的加工性能，对力学性能的影响很小，显著提高铜的再结晶温度，砷与锡一起使用，耐腐蚀效果更好。低于0.04%抗脱锌、耐腐蚀效果变差，高于0.06%，会影响材料性能，优选范围0.04~0.06%。硼:是为了改善抗脱锌能力，含量小于0.002%，效果不明显，超过0.01%效果不会进一步改善。硼在铜中固溶度虽然很小，但也随温度降低而减小，析出的硼也具有改善切削性能的作用。同时硼也能细化材料晶粒，能提高抗应力腐蚀能力。硼与砷一起使用，抗脱锌效果更好。磷、锑、铋:主要是为了改善材料的流动性、抗脱锌性能、抗应力腐蚀性能和切削性能。磷和硅的同时加入，提高铜熔体的流动性，对材料的切削性能有显著提升。锑、铋的加入对于材料的切削性能有更好的提升，并显著提高材料的抗脱锌及抗应力腐蚀性能。三者用量之和在整个含量材料中的用量优选为0.08~0.15%。(其中铋含量不大于0.1% )铜:铜含量高，a相多，材料抗腐蚀性、塑性较好，但成本趋高，铜含量过低塑性变差，优选范围:优选方案一为60.0~62.0%，优选方案二为61.0~62.0%。本专利技术上述组分的用量范围或者含量，均为重量百分含量。本专利技术还提供一种上述无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金的制备方法，制备步骤包括:(I)按照配方比例将各原料称量后加入到工频感应电炉熔炼，熔炼温度为1030°C~1060°C得到熔融的铜水，采用木炭覆盖，在木炭覆盖前必须把木炭烘干，防止气体的产生；木炭覆盖在铜水液面3-5cm的厚度；变质、清渣净化精炼，精炼温度为1060°C~1100°C，精炼时间15~30分钟；(2)然后将精炼后的熔融铜水液体进行全连铸成直径163mm的铸锭，然后采用二次水冷(行业常规技术)进行冷却；(3)将冷却后的铸锭加热至600~660°C，采用1250吨反向挤压机挤(1250吨力反向挤压机，行业常规用词)挤压成直径为18.0mm、剥皮得到直径为17.0mm的棒坯，然后拉伸到直径为15.5mm的棒还；(4)将步骤(3)得到的棒坯于400~500°C消除应力及降低脱锌层退火，保温时间4-6小时，随炉冷却，校直后得到最终产品。上述步骤⑴中的变质、清渣净化精炼采用向合金原料中加入精炼清渣剂(如市售HS-10铜合金精炼除渣剂)来实现，其加入量一般为铜合金的0.2-0.3%。上述步骤(2)中的本专利技术的优点和有益效果: 1.本专利技术通过控制合金材料中的硅与锡以及砷与硼之间的比例，确保合金材料具有优良的切削性能和抗腐蚀性能；同时严格控制整个合金材料中杂质含量必须在0.4%以下，以免影响材料的综合性能；与现有的C46500锡黄铜相比，本专利技术无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金可以把抗脱锌性能控制在最大脱锌层150 μ m以下，平均脱锌层100 μ m以下并且容易切削，切削性能达到80%以上(HPb63-3为100% )，同时具有高的性价比。2.本专利技术的无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金在原来的C46500材料上通过加入硅、锡、砷、硼、磷、锑、铋等元素提高了材料的切削性能及抗腐蚀性能，基本上与C69300材料相接近，但成本在C69300基础上降低了 15%左右。3.本专利技术合金具有优异的热成型性能、抗脱锌性能及抗应力腐蚀性能，优良的卫生安全性能及切削性能。创新的关键点:一是解决抗脱锌最大不超过150u，最重要是把能提高抗脱锌能力的元素如何有效的组合，它们含量组合、含量范围、组合效应是关键；二是解决切削性问题难度在于铅必须0.2%以下，Bi不能超过0.1% (含Bi超过0.1%容易引起材料的脆性)这就需要另辟途径，关键在于从合金的金相组织和加入的元素入手，以使合金的切削性达到75% (HPb63-3为100% );三是通过热处理有效提高材料的抗脱锌能力；四是通过加工工艺来提高材料的抗脱锌能力。 【附图说明】图1实施例1样品材料的吃刀深度0.5mm ；图2实施例2样品材料的吃刀深度0.5mm ；图3实施例3样品材料的吃刀深度0.5mm ；图4实施例4样品材料的吃刀深度0.5mm ；图5实施例5样品材料的吃刀深度0.5mm ；图6实施例6样品材料的吃刀深度0.5mm ；图7实施例7样品材料的吃刀深度0.5mm ；图8实施例8样品材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金，其特征在于，该合金的重量百分比组成为：Cu59～62％、Sn0.5～1.0％、Si0.05～0.25％、As0.02～0.10％、0.05％≤P+Sb+Bi<0.2％、B0.002～0.01％，其余为锌及不大于0.4％的不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
1.一种无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金，其特征在于，该合金的重量百分比组成为:Cu59 ~62 %、Sn0.5 ~1.0 %、Si0.05 ~0.25 As0.02 ~0.10 %,0.05 %(P+Sb+Bi<0.2%,B0.002~0.01%，其余为锌及不大于0.4%的不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金，其特征在于，该合金的重量百分比组成为:Cu60~62%、Sn0.5~0.8%、Si0.05~0.20%, As0.03~0.06%,0.06%≤P+Sb+Bi〈0.18%,B0.003~0.01 %，其余为锌及不大于0.4%的不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的无铅易切削抗腐蚀性能良好的锡黄铜合金，其特征在于，该合金的重量百分比组成为:Cu61~62%、Sn0.6~0.8%、Si0.10~0.20%、As0.04~0.06%,0.08%^ P+Sb+Bi<0.15%, B0.003 ~0.008%，其余为锌及不大于 0.4%的不可...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯斌，张路，贺官兵，
申请(专利权)人：宁波兴敖达金属新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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