一种废旧料再生无铅青铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧料再生无铅青铜合金，属于无铅青铜合金领域。本发明专利技术的废旧料再生无铅青铜合金的制造成本是新生资源配制合金的80％，且具有优良铸造性能、易切削、耐腐蚀性能，并符合国际环保健康安全标准的要求，适合大规模低压、重力铸造工艺，可用于长期浸泡在水环境中的部件，尤其在呈酸性或碱性水质环境中耐腐蚀性能、耐空泡腐蚀能力更为突出。实施例的数据表明，本发明专利技术的废旧料再生无铅青铜合金的抗拉强度提高了25％，延伸率提高了45％，合金的完全再结晶温度提高到500℃以上，耐腐蚀疲劳极限可提高18％以上，耐腐蚀疲劳强度提高30％，合金液流动性提高30～40％，耐空泡腐蚀性能提高50％。

Regeneration of lead-free bronze alloy from waste material and preparation method thereof

The present invention provides a lead-free bronze alloy recycled from waste material, belonging to the lead-free bronze alloy field. The manufacturing cost of waste material of the invention lead bronze alloy is a new renewable resources with 80% alloy, and has excellent casting properties, easy cutting, corrosion resistance, and compliance with international environmental health and safety standards, suitable for low pressure, gravity casting process can be used for parts of long-term immersion in water environment, especially in the acidic or alkaline water environment corrosion, cavitation erosion resistance ability is more prominent. The embodiment of the data show that the tensile strength of the recycled waste material of the invention unleaded bronze alloy increases 25%, the elongation increased by 45%, the alloy fully recrystallization temperature to 500 DEG C, the corrosion fatigue limit can be increased by more than 18%, the corrosion fatigue strength increased by 30%, the fluidity of liquid alloy increases from 30 to 40% 50%, improve the performance of cavitation erosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种废旧料再生无铅青铜合金及其制备方法
本专利技术涉及无铅青铜合金领域，尤其涉及一种废旧料再生无铅青铜合金及其制备方法。
技术介绍
含铅青铜合金广泛用于机械制造、电器仪表、建筑五金及饮用水系统水龙头，阀门水泵管件等领域，对人类和环境的危害日益显现，已成为人们普遍关注的社会问题。各国政府先后出台了对含铅铜合金的使用限制令。美国规定铅在饮用水中浸出量小于0.001mg/L，日本小于0.01mg/L，我国政府也进行了立法，《电子信息产品污染防治管理办法》等强制性法规。电子信息产品含铅量必须小于0.1％。目前，国内外先后研发的均为无铅青铜合金，如美国无铅青铜合金C89325含锡10％、铋3.2％，C89835含锡6.7％，铋2.0％，C89833含锡5％，铋2.0％；日本无铅青铜合金CAC903C、CAC902C以及CAC911C均含6％的锡、3～3.5％的铋；中国无铅青铜合金ZQSn10-1以及ZQSn10-2均含9～11％锡。上述合金使用大量的贵金属精锡和精铋，不仅价格昂贵，而且在酸性、碱性水质环境中浸泡耐腐蚀能力较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种废旧料再生无铅青铜合金及其制备方法。本专利技术利用废旧料再生无铅青铜合金，不仅降低成本，而且得到的废旧料再生无铅青铜合金耐腐蚀性能优异。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.1～5.1％，锌4.1～11％，铋0.5～2.8％，硒≤0.15％，镍≤1.2％，硼0.01～0.1％，钛0.01～0.1％，锆0.01～0.1％，混合稀土0.005～0.05％，铅≤0.03％，铁≤0.25％，磷≤0.04％，硅≤0.0015％，铝≤0.0015％，余量的铜；所述混合稀土包括以下质量百分比的组分：镧40～50％、铈50～55％、镨4～10％、钕≤1.0％。优选地，所述废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.7～4.6％，锌5.1～9.5％，铋1.0～2.0％，硒≤0.1％，镍≤1.0％，硼0.05～0.07％，钛0.03～0.04％，锆0.03～0.08％，混合稀土0.01～0.015％，铅≤0.02％，铁≤0.2％，磷≤0.02％，硅≤0.0013％，铝≤0.0012％，余量的铜。优选地，所述废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡3.6～4.2％，锌6.5～7.5％，铋1.5～1.7％，硒≤0.08％，镍≤0.8％，硼0.03～0.04％，钛0.03～0.04％，锆0.04～0.05％，混合稀土0.01～0.015％，铅≤0.01％，铁≤0.15％，磷≤0.01％，硅≤0.001％，铝≤0.001％，余量的铜。本专利技术还提供了上述技术方案所述废旧料再生无铅青铜合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将无铅铜合金废旧料与干馏木炭进行第一熔炼，得到熔融物料；(2)将所述步骤(1)得到的熔融物料与精炼剂混合后进行精炼，得到精炼物料；(3)将所述步骤(2)得到的精炼物料、硼源、钛源、锆源以及混合稀土混合后进行第二熔炼，得到废旧料再生无铅青铜合金。优选地，所述步骤(1)中干馏木炭的用量为覆盖无铅铜合金废旧料2～3cm。优选地，所述步骤(2)中精炼剂包括以下质量百分比的组成：萤石35～45％，碳酸钠25～35％，冰晶石10～20％，碳酸钙10～20％。优选地，所述步骤(2)中精炼剂的用量为熔融物料质量的0.15～0.4％。优选地，所述步骤(2)中精炼的温度为1100～1150℃，所述精炼的时间为12～24h。优选地，所述步骤(3)混合前还包括对所述硼源、钛源以及锆源预热，所述硼源、钛源以及锆源的预热温度独立地为140～160℃。优选地，在所述步骤(3)混合前还包括对所述混合稀土预热，所述混合稀土的预热温度为110～130℃。本专利技术提供了一种废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.1～5.1％，锌4.1～11％，铋0.5～2.8％，硒≤0.15％，镍≤1.2％，硼0.01～0.1％，钛0.01～0.1％，锆0.01～0.1％，混合稀土0.005～0.05％，铅≤0.03％，铁≤0.25％，磷≤0.04％，硅≤0.0015％，铝≤0.0015％，余量的铜；所述混合稀土包括以下质量百分比的组分：镧40～50％、铈50～55％、镨4～10％、钕≤1.0％。本专利技术利用无铅铜合金废旧料再生无铅青铜合金，不仅降低成本，而且得到的废旧料再生无铅青铜合金耐腐蚀性能优异。本专利技术中，锡元素能够提高合金的强度，在铸件表面形成致密的SnO2保护膜，显著提高耐脱锌腐蚀性能；锌元素能缩小锡青铜结晶温度范围，从而提高充型和补缩能，防止产生疏松倾向；铋元素替代铅元素，使合金不含铅元素，少量的铋和微量硒的协同作用使合金获得超乎预想的切削性能；微量镍元素能够细化晶粒，提高机械性能，提高耐脱锌腐蚀和热稳定性，还能使铋的质点分布更加均匀，提高耐磨耐水压性能；微量硼、钛、锆具有协同作用，提高合金的耐腐蚀能力、铸造性能、切削性能、抗拉强度、延伸率，并有效抑制合金的动态和静态再结晶，提高合金的完全再结晶温度；微量混合稀土元素能够提高合金的铸造性能、力学性能、切削性能、耐腐蚀疲劳极限、耐腐蚀疲劳强度以及耐空泡腐蚀性能，避免合金凝固过程中偏析或逆偏析和急冷裂纹倾向，有效解决了锡青铜抗热裂性能较差的问题，有效改善结晶温度范围，使合金晶粒更均匀致密；微量铁元素有细化晶粒的作用，可提高合金硬度和强度；微量磷元素是优良除气脱氧剂，可改善铸造性能，提高耐磨性及合金流动性和充型能力。本专利技术的废旧料再生无铅青铜合金的制造成本是新生资源配制无铅青铜合金的80％，具有优良铸造性能、易切削、耐腐蚀性能，并符合国际环保健康安全标准的要求，适合大规模低压、重力铸造工艺，可用于长期浸泡在水环境中的部件，尤其在呈酸性或碱性水质环境中耐腐蚀性能、耐空泡腐蚀能力更为突出。实施例的数据表明，本专利技术提供的废旧料再生无铅青铜合金的抗拉强度提高了25％，延伸率提高了45％，合金的完全再结晶温度提高到500℃以上，耐腐蚀疲劳极限可提高18％以上，耐腐蚀疲劳强度提高30％，合金液流动性提高30～40％，耐空泡腐蚀性能提高50％。具体实施方式本专利技术提供了一种废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.1～5.1％，锌4.1～11％，铋0.5～2.8％，硒≤0.15％，镍≤1.2％，硼0.01～0.1％，钛0.01～0.1％，锆0.01～0.1％，混合稀土0.005～0.05％，铅≤0.03％，铁≤0.25％，磷≤0.04％，硅≤0.0015％，铝≤0.0015％，余量的铜；所述混合稀土包括以下质量百分比的元素：镧40～50％、铈50～55％、镨4～10％、钕≤1.0％。本专利技术提供的废旧料再生无铅青铜合金包括2.1～5.1％质量百分比的锡，优选为2.7～4.6％，更优选为3.6～4.2％。本专利技术中，所述锡元素能够提高合金的强度，在铸件表面形成致密的SnO2保护膜，显著提高耐脱锌腐蚀性能。本专利技术提供的废旧料再生无铅青铜合金包括4.1～11％质量百分比的锌，优选为5.1～9.5％，更优选为3.6～4.2％。本专利技术中，所述锌元素能缩小锡青铜结晶温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.1～5.1％，锌4.1～11％，铋0.5～2.8％，硒≤0.15％，镍≤1.2％，硼0.01～0.1％，钛0.01～0.1％，锆0.01～0.1％，混合稀土0.005～0.05％，铅≤0.03％，铁≤0.25％，磷≤0.04％，硅≤0.0015％，铝≤0.0015％，余量的铜；所述混合稀土包括以下质量百分比的组分：镧40～50％、铈50～55％、镨4～10％、钕≤1.0％。

【技术特征摘要】
1.一种废旧料再生无铅青铜合金，包括以下质量百分比的元素：锡2.1～5.1％，锌4.1～11％，铋0.5～2.8％，硒≤0.15％，镍≤1.2％，硼0.01～0.1％，钛0.01～0.1％，锆0.01～0.1％，混合稀土0.005～0.05％，铅≤0.03％，铁≤0.25％，磷≤0.04％，硅≤0.0015％，铝≤0.0015％，余量的铜；所述混合稀土包括以下质量百分比的组分：镧40～50％、铈50～55％、镨4～10％、钕≤1.0％。2.根据权利要求1所述的废旧料再生无铅青铜合金，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：锡2.7～4.6％，锌5.1～9.5％，铋1.0～2.0％，硒≤0.1％，镍≤1.0％，硼0.05～0.07％，钛0.03～0.04％，锆0.03～0.08％，混合稀土0.01～0.015％，铅≤0.02％，铁≤0.2％，磷≤0.02％，硅≤0.0013％，铝≤0.0012％，余量的铜。3.根据权利要求1或2所述的废旧料再生无铅青铜合金，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：锡3.6～4.2％，锌6.5～7.5％，铋1.5～1.7％，硒≤0.08％，镍≤0.8％，硼0.03～0.04，钛0.03～0.04％，锆0.04～0.05％，混合稀土0.01～0.015％，铅≤0.01％，铁≤0.15％，磷≤0.01％，硅≤0.001％，铝≤0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂香，杨景浩，杨景周，
申请(专利权)人：安新县华昌合金厂，
类型：发明
国别省市：河北,13