无铅无铋无硅黄铜制造技术

本发明专利技术涉及一种无铅无铋无硅黄铜合金材料，包括：占黄铜合金总重量60‑65wt％的铜，0.01‑0.15wt％的锑及0.1‑0.5wt％的镁，及一种以上选自占黄铜合金总重量0.1‑0.7wt％的铝、0.05‑0.5wt％的锡、0.05‑0.3wt％的磷、0.05‑0.5wt％的锰和0.001‑0.01wt％的硼的元素，剩余部分为锌。本发明专利技术的黄铜合金材料无需采用铅，不会造成铅污染。也不采用铋和硅，由此能够使得本发明专利技术的黄铜合金材料具有更佳的切削性能。

Leadless bismuth free silicon brass

The invention relates to a lead-free bismuth brass alloy materials, including silicon brass alloy accounted for the total weight of 60 65wt% copper, 0.01 0.15wt% and 0.1 antimony 0.5wt% magnesium, and at least one selected from the group accounted for the total weight of 0.1 brass alloy Al 0.7wt%, 0.05 0.5wt%, 0.05 tin 0.3wt% P, 0.05 0.5wt% and 0.001 manganese 0.01wt% boron element, the remaining part of zinc. The brass alloy material of the present invention does not need lead and can not lead to lead pollution. The bismuth alloy and the silicon are not adopted, so that the brass alloy material of the present invention has better cutting performance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无铅无铋无硅黄铜
本专利技术涉及一种环保黄铜合金，特别是有关于一种易切削抗脱锌的黄铜合金材料。
技术介绍
一般作为加工用的黄铜，会添加锌金属的比例为38-42％。为了让黄铜更好加工，黄铜里面通常有2-3％的铅以增加强度与加工性。含铅黄铜具有优良成形性(容易制作各种形状产品)、切削性和耐磨耗性被广泛应用于各种形状的机械加工零件，在铜行业中占有较大的比例，是世界上公认的重要基础材料。但是，含铅黄铜在生产或使用过程中，容易发生铅以固态或气态的形式溶出，医学研究指出，铅对人体造血和神经系统特别是儿童的肾脏及其他器官的损害较大。世界各国均很重视铅造成的污染和引起的危害，美国国家卫生基金会(NationalSanitationFoundation，NSF)将铅元素容许量定为0.25％以下，欧盟的危害性物质限制指令(RestrictionofHazardousSubstancesDirective，RoHS)等都相继规定，限制和禁止含高铅黄铜的使用。另外，当黄铜中的锌含量超过20wt％时，易发生脱锌(dezincification)之腐蚀现象，特别是当该黄铜接触高氯离子的环境，例如海水环境时，会加速脱锌腐蚀现象的发生。由于脱锌作用会严重破坏黄铜合金之结构，使黄铜制品的表层强度降低，甚或导致黄铜管穿孔，大幅缩短黄铜制品的使用寿命，并造成应用上的问题。因此，便有需要提供一种可替代含高铅黄铜，并可达到抗脱锌腐蚀，但仍须兼顾铸造性能、锻造性、切削性、耐腐蚀性与机械性质的合金配方，以解决前述的问题。
技术实现思路
由现有技术可知，硅在合金金相组织中会以γ相形式出现(有时为κ相)，此时硅可以在一定程度上取代铅在合金中的作用，提高合金的切削性。合金的切削性随着硅的含量增加而提高，但硅的熔点高，比重低，且易氧化，因此合金熔融过程中将硅单体加入炉内后，硅浮于合金表面，当合金熔融时硅会被氧化成氧化硅或其他氧化物，不易制得含硅的铜合金，而如果以Cu-Si合金的方式添加硅，经济成本较高。而添加铋取代铅可成为合金组织中切削断点，来增加切削性，但是铋含量过高则锻造时容易产生热裂，不利于生产。故本专利技术目的在于提供一种抗拉强度、延伸率、抗脱锌性佳和切削性等性能优异的黄铜合金，适合作为需要高强度、耐磨损性的切削加工品，以及锻造品和铸造制品等的构成材料使用。可安全地取代含有大量铅的合金铜，且完全符合人类社会发展对含铅产品限制的诉求。为了达成上述目的而提案以下无铅无铋无硅黄铜合金。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物1)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜、0.01-0.15wt％的锑及0.1-0.5wt％的镁，剩余部分为锌。本专利技术物1在去除铅、硅和铋的情况下，控制铜的含量在60-65wt％，添加少量的锑和镁，使之与铜形成金属间的化合物，以增加合金的切削性，同时也助于合金的抗脱锌性。换言之，专利技术物1中添加锑和镁形成γ相改善了其切削性。该合金的金相组织主要包括α相，β相，γ相，及分布在晶界或晶粒内软而脆的金属间化合物，其中铜和锌构成黄铜合金的主要成分，添加了锑和镁除了改善合金的切削性外，同时也助于抗脱锌性。当锑的含量低于0.01wt％，镁的含量低于0.1wt％时，形成的合金无法达到工业生产中所需要的基本切削性。且合金的切削性会随着锑和镁的含量的增加而增加，但是当合金中锑含量为0.15wt％，镁含量为0.5wt％的时候，合金的切削性的改善效果达到饱和。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物2)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-0.15wt％的锑、0.1-0.5wt％的镁，及占黄铜合金总重量0.05-0.3wt％的磷和/或0.05-0.5wt％锰，剩余部分为锌。相比较，专利技术物2在专利技术物1的基础上进一步加入占黄铜合金总重量0.05-0.3wt％的磷和/或0.05-0.5wt％的锰。磷虽然无法形成γ相，但磷具有使锑、镁形成γ相分布良好的功能，由此提高合金的切削性。同时添加磷后γ相将使主要的α相的结晶粒分散，提高了合金的铸造性能、耐腐蚀性。当铜、锑和镁的含量分别为60-65wt％，0.01-0.15wt％及0.1-0.5wt％时，磷的含量低于0.05wt％时，无法发挥其作用，但当磷的含量高于0.3wt％时，反而会使合金的铸造性能和耐腐蚀性降低。而添加锰则有助于增强合金的抗脱锌性及铸造流动性，当锰的含量低于0.05wt％则无法有效的发挥其作用，且其含量为0.5wt％时作用的发挥达到饱和值。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物3)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-0.15wt％的锑、0.1-0.5wt％的镁，及占黄铜合金总重量0.05-0.5wt％的锰、0.1-0.7wt％的铝、0.05-0.5wt％的锡、0.05-0.3wt％的磷和/或0.001-0.01wt％的硼，剩余部分为锌。专利技术物3在专利技术物1的基础上进一步加了占黄铜合金总重量0.05-0.5wt％的锰、0.1-0.7wt％的铝、0.05-0.5wt％的锡、0.05-0.3wt％的磷和/或0.001-0.01wt％的硼。添加锡于合金中同样是为了形成γ相，提高合金的切削性，且锡的加入明显地提高了合金的强度，并使其塑性得到改善，抗腐蚀性增强。但是考虑到添加锡会使得成本较高，故在添加锡的同时添加铝，除了改善合金的切削性外，也能够提高合金强度、耐磨损性、铸造流动性及耐高温氧化性，为了较好地发挥上述作用，锡和铝的含量分别为0.05-0.5wt％和0.1-0.7wt％。同时在合金中加入微量硼来提高合金的耐蚀性能，且加入硼后能更好的抑制合金脱锌，增强其机械强度，同时能改变铜合金表面氧化亚铜膜的缺陷结构，使氧化亚铜膜更均匀，致密，抗污性能好。硼的含量低于0.001wt％时不能发挥上述作用，而高于0.01wt％时上述性能也无法进一步提高，故硼的较佳的含量为0.001-0.01wt％。磷和锰的含量区间与专利技术物2一致，其理由与专利技术物2的理由相同。其中锑、镁、铝、锡、磷、锰和/或硼的添加与否是根据不同的产品对于切削性要求的高低不同来选择。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物4)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-0.15wt％的锑、0.1-0.5wt％的镁，及占黄铜合金总重量0.05-0.5wt％的锰、0.1-0.7wt％的铝、0.05-0.5wt％的锡、0.05-0.3wt％的磷和/或0.001-0.01wt％的硼，剩余部分为锌，其中锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不超过该黄铜合金总重量的2wt％。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物5)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-0.15wt％的锑、0.1-0.5wt％的镁，及占黄铜合金总重量0.05-0.5wt％的锰、0.1-0.7wt％的铝、0.05-0.5wt％的锡、0.05-0.3wt％的磷和/或0.001-0.01wt％的硼，剩余部分为锌，其中锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量占该黄铜合金总重量的0.2-2wt％。一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称专利技术物6)，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括：占黄铜合金总重量60‑65wt％的铜、0.01‑0.095wt％的锑及0.1‑0.487wt％的镁、0.231‑0.5wt％的锰、0.303‑0.7wt％的铝、0.111‑0.5wt％的锡、0.173‑0.3wt％的磷和/或0.001‑0.008wt％的硼，剩余部分为锌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.03 CN 201410003372X1.一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜、0.01-0.095wt％的锑及0.1-0.487wt％的镁、0.231-0.5wt％的锰、0.303-0.7wt％的铝、0.111-0.5wt％的锡、0.173-0.3wt％的磷和/或0.001-0.008wt％的硼，剩余部分为锌。2.如权利要求1所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，其中，所述锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不超过该黄铜合金总重量的2wt％。3.如权利要求2所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，其中，所述锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不少于该黄铜合金总重量的0.2wt％。4.如权利要求1所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括不可避免的杂质，其中包括占黄铜合金总重量0.25wt％以下的镍、0.15wt％以下的铬和/或0.25wt％以下的铁。5.一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜、0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家德，
申请(专利权)人：嘉兴艾迪西暖通科技有限公司，台州艾迪西投资有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33