一种成型性能优异的环保黄铜合金及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种成型性能优异的环保黄铜合金及其制造方法，本发明专利技术的黄铜合金含有35wt％以上的Zn，0.1～1.0wt％的Si，0.01～0.28wt％的Mn,余量为Cu和不可避免的杂质。该合金具有良好的冷加工和热加工成型性能、铸造性能、良好的抗脱锌腐蚀性能、优异的抛光性能及焊接性能，适用于锻造、铸造及直接加工用的水暖卫浴、电子电器、汽车等零部件。

【技术实现步骤摘要】
一种成型性能优异的环保黄铜合金及其制造方法
本专利技术属于合金
，具体涉及一种环保黄铜合金，特别是涉及一种热成型性能及铸造性能优异的环保黄铜合金及其制造方法。
技术介绍
铅黄铜通常含有1wt％～4wt％的铅，使其获得优异的切削性能、良好的耐腐蚀性能，同时成本低廉。铅黄铜已被作为一种重要的基础材料用于电气、机械、水暖等各个领域。然而，含铅黄铜在生产、使用过程中会对环境造成污染，危害人类的健康。美国、欧盟等发达国家和地区已先后制定标准和法令，如S.3874、NSF372、AB1953、RoHS等，逐步禁止生产、销售和使用含铅产品。目前，国内外已对黄铜的无铅化做了大量的研究工作，主要通过以铋代铅、以锑代铅、以硅代铅来实现黄铜合金的切削性能，并通过添加适量的其它元素以改善黄铜合金的综合性能。然而，一方面，铋黄铜热加工成型性能差，在热成型过程中易产生缺陷，成型复杂产品困难，且铋黄铜焊接性能较差；另一方面，铋的安全性尚未得到医学确认，铋黄铜材料在欧洲国家的应用有一定限制。近期国内开发了无铅易切削锑黄铜，但锑本身具有毒性，在使用过程中，锑黄铜中的锑极易溶出，其龙头、阀门等过水产品经NSF测试锑元素在水中的溶出量远超过标准规定的0.6μg/L，存在环境污染和危害人类健康的隐患，不能应用于水暖零部件。硅黄铜是目前研究最广泛的无铅易切削黄铜，目前已有相当数量的专利。现已公开的硅黄铜专利中大部分是通过添加0.1-5.0wt％的铋或0.1-3.0wt％的锑或0.01-3.0wt％的镁来改善合金的切削性能，如中国专利申请200610005689.2、200910042723.7、200810084184.9，但由于合金中添加了铋后产品的焊接性能及热成型性能变差，而添加了锑的黄铜合金生产的龙头产品经NSF测试锑元素超标，另外，由于镁易氧化造渣，在硅黄铜中添加镁后将明显降低合金的流动性并产生大量的氧化渣，从而导致合金在热加工或铸造成型时易产生裂纹，产品抛光后表面有大量材质点及裂纹。除了以上几类代铅黄铜的研发，目前市场较常用的无铅铜即简单黄铜，如CuZn40，它是在C36000的基础上降低铅含量，即由Cu、Zn及少量Pb(小于0.25wt％)组成的合金，其成本较低，但热成型及铸造性能较差，且切削加工困难。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种热成型及铸造性能优异的无铅易切削耐蚀黄铜合金。本专利技术黄铜合金的综合性能优良，可用于生产水龙头、管道接头、电子电器、汽车、机械等零部件。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的。一种成型性能优异的环保黄铜合金，该合金含有35wt％以上的Zn，0.1～1.0wt％的Si，0.01～0.28wt％的Mn,余量为Cu和不可避免的杂质。优选地，所述合金中Si的含量为0.2～0.8wt％，更优选为0.3～0.7wt％。优选地，所述合金中Mn的含量为0.01～0.09wt％，优选为0.02～0.09wt％，更优选为0.02～0.08wt％。优选地，所述合金还含有0.25wt％以下的Pb，优选地，所述合金中Pb的含量为0.15～0.25wt％。优选地，所述合金还含有选自Fe、P、Sn、Al和Ni中的至少一种元素，其中，Fe的含量为0.25wt％以下，P的含量为0.1wt％以下，Sn的含量为0.8wt％以下，Al的含量为0.8wt％以下，Ni的含量为0.4wt％以下。优选地，所述合金中Fe的含量为0.12～0.25wt％，P的含量为0.1wt％以下，Sn的含量为0.11～0.8wt％，Al的含量为0.1～0.8wt％，Ni的含量为0.2～0.4wt％。优选地，所述合金还含有选自B、Zr、Ti和RE中的至少一种元素，其中，B的含量为0.001～0.03wt％，Zr的含量为0.001～0.05wt％，Ti的含量为0.001～0.5wt％，RE的含量为0.001～0.3wt％。本专利技术制造所述成型性能优异的环保黄铜合金的方法包括：配料、熔炼、水平连铸、扒皮和加热锻造，其中所述水平连铸的温度为990～1060℃，所述加热锻造的温度为680～760℃。本专利技术制造所述成型性能优异的环保黄铜合金的工艺流程如图1所示。本专利技术将锌含量控制在35wt％以上是为了控制合金的原材料成本，因为当锌含量低于35wt％时会导致制品的原材料成本过高，此外，当锌含量低于35wt％时，锻造性能也开始降低。本专利技术合金中加入一定量的硅，由于硅的锌当量系数为10，可扩大β相区，从而改善黄铜的切削性能。当硅的含量大于1.0wt％时，合金的塑性降低，切削阻力剧增；而当硅的含量低于0.1wt％时，切削性能、锻造性能不理想，因此本申请将硅的含量控制在0.1～1.0wt％的范围内。在本专利技术合金中同时添加少量的锰，锰与硅可形成熔点较高的锰硅化合物，该化合物以颗粒状均匀分布于基体，一方面，可以提升合金的切削性能，并且明显细化晶粒改善热成型性能及铸造性能；另一方面，锰硅化合物能阻止热加工时晶粒的再结晶迅速长大，从而进一步改善了合金的热成型性能；使得本专利技术合金具有了只是单一添加锰或硅时所不具有的优良性能。本专利技术合金的锰含量控制在0.28wt％以下，当锰的含量大于0.1wt％时，合金的抛光性能开始变差，产品较难满足高标准抛光要求，当锰的含量大于0.28wt％时，易形成粗大的锰硅化合物，降低合金的切削性能和塑性，严重影响产品的抛光性能，仅适合制作非抛光件。加入铅，一方面是为了便于易切削黄铜废料的回收利用，另一方面，铅的加入可以进一步改善切削性能，其中，铅的含量应控制在0.25wt％以下。选择性地添加铁，可以细化晶粒，提升合金的热成型性能，其中，铁的含量应控制在0.25wt％以内。选择性地添加磷，一方面可脱氧改善合金的铸造性能和焊接性能，另一方面磷的加入可以改善合金的耐脱锌腐蚀性能，其中，磷的含量应控制在0.1wt％以下。选择性地添加锡、铝和镍中的一种是为了提高合金的强度和耐蚀性。其中，Sn的加入量控制在0.8wt％以内，Al的加入量控制在0.8wt％以内，Ni的加入量控制在0.4wt％以内，若含量过低则提高耐蚀性的效果不明显，若含量过高对力学性能不利。选择性地添加B、Zr、Ti和RE中的一种是为了脱氧并细化晶粒，以进一步改善热加工性能。其中B的加入量控制为0.001～0.03wt％，Zr的加入量控制为0.001～0.05wt％，Ti的加入量控制为0.001～0.5wt％，RE的加入量控制为0.001～0.3wt％，若含量过高会降低合金的熔体流动性。本专利技术的环保黄铜以Si、Mn作为主要添加元素，其中，Mn与Si可形成熔点较高的锰硅化合物，该化合物以颗粒状均匀分布于基体，提升合金的切削性能和热成型性能，同时，锰硅化合物可阻止热加工时晶粒的再结晶迅速长大，合金的热成型性能得到进一步改善。其次，本专利技术合金在添加Si、Mn的基础上选择性添加Fe以细化晶粒，进一步改善合金的成型及铸造性能；在以上的基础上，选择性添加B、Zr、Ti、RE中的至少一种可以更进一步细化组织以实现最大化地提升合金的热加工性能；选择性地添加P、Sn、Al和Ni中的至少一种，实现了一种热成型性能优异、铸造性能优异、耐蚀性能良好的无铅黄铜合金；在以上的基础上，选择性添加少量Pb，实现了一种成型性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成型性能优异的环保黄铜合金，其特征在于，该黄铜合金含有35wt％以上的Zn，0.1～1.0wt％的Si，0.01～0.28wt％的Mn,余量为Cu和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种成型性能优异的环保黄铜合金，其特征在于，该黄铜合金的组成为：35wt％以上的Zn，0.3～0.7wt％的Si，0.02～0.09wt％的Mn，余量为Cu和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金中Mn的含量为0.02～0.08wt％。3.根据权利要求1所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金还含有0.25wt％以下的Pb。4.根据权利要求1所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金还含有0.15～0.25wt％的Pb。5.一种制造权利要求1至4中任一项所述的黄铜合金的方法，该方法包括：配料、熔炼、水平连铸、扒皮和加热锻造，其中所述水平连铸的温度为990～1060℃，所述加热锻造的温度为680～760℃。6.一种成型性能优异的环保黄铜合金，其特征在于，该黄铜合金的组成为：35wt％以上的Zn，0.3～0.45wt％的Si，0.02～0.09wt％的Mn，余量为Cu和不可避免的杂质。7.根据权利要求6所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金中Mn的含量为0.02～0.08wt％。8.根据权利要求6所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金还含有0.25wt％以下的Pb。9.根据权利要求6所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜合金还含有0.15～0.25wt％的Pb。10.根据权利要求6所述的黄铜合金，其特征在于，所述黄铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：许传凯，胡振青，龙佳，毕秋，张华威，张卫星，吕青，
申请(专利权)人：百路达厦门工业有限公司，路达厦门工业有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35