一种低铅黄铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低铅黄铜合金，包含铜和砷，其中铜的含量为61.5-63.5%，砷的含量为0.02-0.15%，除此之外还含有下列组分：含量不高于0.3%的镍，含量不高于0.1%的铝，含量不高于0.2%的铅，含量均不高于0.1%的锰、铁、锡，余量为锌和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质含量不高于0.2%。本发明专利技术公开的低铅黄铜合金降低了合金的制造成本；改善了切削性能，提高了合金的抗脱锌性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金，尤其涉及一种低铅黄铜合金，属于化学材料领域。
技术介绍
黄铜具有较好的机械性能、良好的耐腐蚀性和较低的应用成本，应用范围广泛。为 了改善黄铜的切削性能和锻造性能，长期以来人们一直向黄铜中加入铅从而形成了铅黄 铜。常见的铅黄铜，如目前供水用的铜合金管件一般用C84400与C83600铜合金铸造或者锻 造而成，然而C84400铜合金含铅量为7%，C83600含铅量也达5%，这两种铅黄铜所制造的管 件在供水系统使用时，管件里的铅会溶解于水里，根据科学测定水中的铅含量能达到50PPM 以上。铅作为一种有害元素，在对环境造成了极大污染的同时，对人体健康也有很大危害： 铅黄铜中的铅是一种重金属元素，对人体血液和神经系统特别是儿童的肾和脑神经会造成 无法估量的损伤。所以近年来，世界各国都在努力寻找一种既不影响加工性能又能改变铅 元素对环境以及人体伤害的低铅黄铜合金材料。 在本专利技术 申请人:的早期研发工作中，曾专利技术了一种性能优异的低铅黄铜合金材 料，多方面改善了低铅黄铜合金的性能，但是使用了 Bi、Se等成分，制造成本较高，不易大 规模生产使用；同时由于使用了 Bi等材料，影响了产品的红冲性能和焊接性能，产品的综 合性能和普遍适用性较差。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷， 申请人:在早期研发工作的基础上通过大量的实验研究，从 而开发了一种新的低铅黄铜合金材料，既不影响黄铜合金材料的切削性能，又具备良好的 抗脱锌腐蚀性能以及耐应力腐蚀性能，还可以减小铅元素对环境的污染以及人体的伤害的 铜合金材料，来替代现在的铅黄铜；同时，通过用其他普通微量元素代替Bi微量元素的含 量，比无铅Bi黄铜成本更低，还具有无铅Bi黄铜无法达到的良好的红冲性能和焊接性能， 具有更好的综合性能。 为实现上述目的，本专利技术是通过下述技术方案实现的： 一种低铅黄铜合金，包含铜和砷，其中铜的含量为61. 5-63. 5%，砷的含量为 0. 02-0. 15%，除此之外还含有下列组分：含量不高于0. 3%的镍，含量不高于0. 1%的铝，含量 不商于0. 2%的铅，含量均不商于0. 1%的猛、铁、锡，余量为锋和不可避免的杂质，所述不可 避免的杂质含量不高于〇. 2%。 在此之中优选的，所述铜的含量为62. 0-63. 0%，砷的含量为0. 05-0. 10%，铁的含 量为 0· 04-0. 10%。 在本专利技术的低铅黄铜合金中，所述锌的含量为25. 50-38. 45%，优选为为 30.00-38. 00%。 在本专利技术中，上述所用的不高于是指控制所述成分的量是指小于或等于所给数 值。本领域技术人员可以理解，尽管可以尽可能减小所述成分的含量，但是考虑到成本需要 和技术难度，通常还是会含有一定量的所述成分，可以理解，随着技术的发展，可以更有效 地降低这些成分的含量。 通过上述组成，本专利技术公开的低铅黄铜合金具有良好的切削性能、耐脱锌腐蚀性 能、耐应力腐蚀性能、红冲性能和焊接性能，由于极大地降低了铅的含量，有利于环保和人 体健康。同时，相比传统的无铅黄铜，本专利技术的低铅黄铜合金不需要添加 Bi，降低了生产成 本；同时通过控制As和Sn元素的含量，显著提升了铜材的抗脱锌性能。 相应的，本专利技术公开了所述低铅黄铜合金的制备方法，包括下述步骤：采用合金化 处理和覆盖保护法熔炼无铅含砷铜锌合金黄铜，投料，使砷、镍等在黄铜熔液中快速固溶为 中间化合物，并均匀分布于晶内和晶界。 与其他类型的低铅黄铜合金加工工艺类似，上述过程通常是在中频有芯感应电炉 中进行。 相应的，在上述处理完成后，还包括后续工艺处理步骤，即还包括将中间化合物铸 造成铸锭、挤压，中间热处理、消除应力的退火的步骤。 本领域技术人员可以根据需要选择合适的温度条件和时间，优选的，在1040°c下 连续铸造成铸锭，在68(T760°C温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在 50(T700°C温度下进行，在低于400°C的温度下可进行消除应力的退火。 也就是说，本专利技术的低铅黄铜合金最优选的制备方法是在中频有芯感应电炉中， 先加入铜锭和覆盖剂冰晶石，采用合金化处理和覆盖保护法熔炼无铅含砷铜锌合金黄铜， 在铜熔体中，按一定成分配比投料，使As、Ni等其它成分在黄铜熔液中快速固溶为中间化 合物，并使其均匀分布于晶内和晶界，并在1040°C下连续铸造成铸锭，在68(T760°C温度下 进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在50(T70(TC温度下进行，在低于400°C的 温度下可进行消除应力的退火。 上述所述的一定的成分比例，与本专利技术低铅黄铜合金组成比例相匹配。 在上述制备方法中，铸锭的大小并不受到限制，可以根据实际需要选择；在制备过 程中为了防止材料氧化，优选的在真空环境或者惰性气体保护的环境中进行；熔炼、浇注、 热挤压、冷加工等的时间不受到特别限制，根据生产的需要可以调整；挤压比可以根据需要 进行选择，优选的采用较高的挤压比，例如10-20,热挤压的方法采用本领域任何可用的方 法，不受到限制。 与已有黄铜产品相比，本专利技术的产品具有如下技术优势： 1.不使用铅材料，降低了环境的危害和对身体的损害。 2.保持了切削性能，优良的抗脱锌腐蚀性能和耐应力腐蚀性能。 3.流动性好，具有良好的锻造性能。 4.不需要添加 Bi、Se、Sb等元素，降低了生产和使用成本。 5.加工工艺简单，可以使用现有铅黄铜设备进行生产制备。 6.具有良好的红冲性能和焊接性能。 【具体实施方式】 以下结合具体实施例对本专利技术进行进一步的说明。 本专利技术的低铅黄铜合金制备的流程是：原材料准备-合金化处理和覆盖保护熔 炼-连续铸锭-挤压-热处理-拉伸-消除应力的退火-后续深加工处理。 具体的制备方法如下： 在中频有芯感应电炉中，先加入铜锭和覆盖剂冰晶石，采用合金化处理和覆盖保护法 熔炼无铅含砷铜锌合金黄铜，在铜熔体中，按一定成分配比投料，使As、Ni等其它成分在黄 铜熔液中快速固溶为中间化合物，并使其均匀分布于晶内和晶界，并在1040°C下连续铸造 成铸锭，在68(T760°C温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在50(T700°C 温度下进行，在低于400°C的温度下进行消除应力的退火。 申请人:的工艺研究证明，热处理低于400°C的消应力退火是可以进行的，中间热处 理需根据冷加工条件在50(T70(TC温度下退火为宜，但尽量避开中温脆性区退火，其流程大 体与常规的铅黄铜合金生产相同。 最终制成Φ 29规格的铜棒，共三个，组成分别如下： 1. 36. 80% 锌，62. 50% 铜，0· 15% 铅，0· 10% 砷，0· 10% 锡，0· 05% 铝，0· 1% 铁，0· 03% 锰， 0. 21%镍，其余为不可避免杂质； 2. 35. 40% 锌，63. 50% 铜，0· 18% 铅，0· 08% 砷，0· 08% 锡，0· 10% 铝，0· 08% 铁，0· 02% 锰， 0.26%镍，其余为杂质； 3. 37. 50% 锌，62. 00% 铜，0· 12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低铅黄铜合金，其特征在于包含铜和砷，其中铜的含量为61.5‑63.5%，砷的含量为0.02‑0.15%，除此之外还含有下列组分：含量不高于0.3%的镍，含量不高于0.1%的铝，含量不高于0.2%的铅，含量均不高于0.1%的锰、铁、锡，余量为锌和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质含量不高于0.2%。

【技术特征摘要】
1. 一种低铅黄铜合金，其特征在于包含铜和砷，其中铜的含量为61. 5-63. 5%，砷的含 量为0. 02-0. 15%，除此之外还含有下列组分：含量不高于0. 3%的镍，含量不高于0. 1%的 错，含量不商于〇. 2%的铅，含量均不商于0. 1%的猛、铁、锡，余量为锋和不可避免的杂质，所 述不可避免的杂质含量不高于0. 2%。2. 根据权利要求1所述的低铅黄铜合金，其特征在于所述铜的含量为62. 0-63. 0%，砷 的含量为〇. 05-0. 10%，铁的含量为0. 04-0. 10%。3. 根据权利要求1所述的低铅黄铜合金，其特征在于所述锌的含量为25. 50-38. 45%。4. 根据权利要求4所述的低铅黄铜合金，其特征在于所述锌的含量为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，
申请(专利权)人：浙江艾迪西流体控制股份有限公司，宁波艾迪西国际贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33