无铅易切削锑黄铜合金制造技术

一种无铅易切削锑黄铜合金，它由重量％的铜：５５～６５％、锑：０．３～２．０％、锰：０．４～１．６％、其它元素：０．１～１．０％，所述的其它元素包括钛、锆、硼、铁、镁、硅、稀土金属中的至少二种元素、其余为锌和不可避免的杂质；它不含有铅。其制造方法是将上述的合金组成在６３０－７２０℃温度下进行大挤压比挤压，中间热处理按冷加工的条件在４２０～７００℃温度下进行，在低于４００℃的温度下进行消除应力的退火。本发明专利技术的优点在于具有优异的切削性能，良好焊接性能、优良的耐蚀性和抗高温氧化性能，特别适用于切削加工成型的零部件、锻件、铸件和作为其它制造方法的零部件材料；其次是制造成本低，仅相当于现有技术的铅黄铜的制造成本，并可充分利用我国极其丰富的锑资源优势，带动锑金属的下游产业发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不含铅的黄铜合金，尤其涉及一种具有优异的机械性能与耐腐蚀性能的无铅易切削锑黄铜合金。它特别适用于民用供水系统管道铸件、阀件、开关连接件、电子通讯器械的接插件、家用电气、儿童玩具以及机械与汽车制造业中的紧固件等领域；它是一种有利于人类健康与环境保护的金属材料，也是目前广泛应用的会引起对人体和环境有恶劣影响的铅黄铜的理想替代品。
技术介绍
铅黄铜具有优良的冷热加工性能、极好的切削性能和自润滑等特点，能满足各种形状零部件的机加工，因此含铅黄铜也就被世界公认为重要的基础材料而广泛应用到民用供水系统的管路铸件及配件、家电与儿童玩具的零部件、汽车及机械制造业的紧固件等广泛领域。然而铅是一种对环境和对人体有害的元素，铅对人体血液和神经系统特别是对儿童的肾和脑神经会造成不可逆转的损伤，严重的会造成血铅、脑铅中毒、神经受阻、智力迟钝、痴呆、好动等不良后果。近年来世界各国的医学专家已发现含铅黄铜对人类健康和环境卫生构成了威胁，北欧、美国、日本和中国等医学研究机构均已做出了铅黄铜对人类环境造成危害的报告，因而各国政府也相继提出了对含铅铜合金应用的政府限令，去年，日本政府已将铅在水中的浸出量限制在0.01mg/l。而中国医科大学医学专家对中国科技大学少儿班的少年大学生做了一次血铅量的测试，结果表明少儿大学班的学生血铅量为0.0012mg/1以下。可见血液中血铅低者智商高，而血铅高者智商低，脑神经发育受阻。鉴于上述原因，近年来美国、欧共体、日本、中国等国家对铜合金中的铅含量分别做出了严格控制的限令，并将不断减少其中的铅含量，因而含铅黄铜的应用将面临严格的限制和挑战，因此相继开发无铅易切削铜合金来替代含铅铜合金，是当今世界金属材料制造业所面临的刻不容缓的重大课题。目前国外如美国和日本也专利技术了一种不含铅的黄铜合金，其中例如中国专利申请号02121991.5说明书中已公开的一种专利技术专利《无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法》，是日本三越金属株式会社专利技术的无铅易切削黄铜合金材料，它不含有铅，且具有优良的切削性能、耐蚀性能、热加工性能，特别是热铸造性能。其制造方法是本合金含有重量％铜60.0～62.0％、铋0.5～2.2％、铝0.01～0.1％、锡0.5～1.6％、磷0.04～0.15％、其余为锌和不可避免的杂质成分，在460～600℃温度下进行30分～4小时热处理，以70℃/小时以下的冷却速度缓冷。上述专利技术专利的无铅易切削黄铜合金材料为铜-锌-铋系合金，该合金中含有铋，在制造时由于铋的成本高，且世界资源临近枯竭，没有竞争力。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种不含铅的具有优良易切削性、易冷热成型和良好的焊接性和优异的耐蚀性能，并可替代含铅铜合金的不会造成对环境污染的无铅易切削锑黄铜合金。本专利技术的目的是通过提供具有如下各列合金组成的无铅易切削锑黄铜合金而实现的本专利技术无铅易切削锑黄铜合金之一的化学成分组成为含有重量％铜55～65％、锑0.3～2.0％、锰0.4～1.6％、其它元素0.1～1.0％，所述的其它元素包括钛、锆、硼、铁、镁、硅、稀土金属中的至少二种元素、其余为锌和不可避免的杂质；所述的合金组成中铜加锌大于97％且不等于100％，其中锌大于35％。所述的无铅易切削锑黄铜合金之一的金属组成为含有重量％铜57～62％、锑0.5～1.5％、锰0.5～1.2％、其它元素0.2～1.0％，所述的其它元素包括钛、锆、硼、铁、镁、硅、稀土金属中的至少二种元素、其余为锌和不可避免的杂质；所述的金属组成中铜加锌大于97.5％且不等于99％，其中锌大于35％。所述的无铅易切削锑黄铜合金之一为混合型金相组织，其相组成为以α、β两相为主和少量细小均匀分布的含锑金属间化合物的硬脆相。所述的无铅易切削锑黄铜合金之一利用低熔点的锑在铜中有一定的固溶度(在630℃时最大固溶度为5.9；210℃时最大固溶度为1.1)，且会在晶界产生聚集的特性，使含锑质点均匀细小地分布在晶界和晶内，进而使含锑合金具备了像铅黄铜一样的切削性能。同时又添加了细化晶粒的其它元素，使含锑硬脆相分布更加均匀，从而有效地抑制了添加锑所引起的脆断倾向，增加了合金的切削性和强度、塑性，并使锑黄铜获得了像铅黄铜那样优异的切削性能和其它各项优良的性能。锑含量低于0.4％形成的晶界聚集不能满足工业上对高切削性的要求，锑含量大于2％，脆性断裂严重，对合金的切削性能和其它性能会大大减弱。锰起固溶强化和阻止脱锌作用，特别在有硅、铁时，在晶界会生成Mn5Si3和富铁的强化相，同时锰少于0.4％会减弱强化效果，而锰大于1.6％会增加强化效应，但会影响切削性能，而含量在0.4-1.6％之间不仅起到强化晶界作用而且一定程度地也会增加切削性能和耐磨性能。所述的其它元素中的钛、锆、硼、铁、镁、硅、稀土金属稀土金属中至少二种元素加入的作用一是脱氧、细化晶粒；二是与锑等元素形成硬脆相，使含锑的金属间化合物硬脆相分布更均匀细小，从而有效地抑制了锑聚集脆断倾向，进而满足了工业上需要的优良的切削性能，优异的冷热成型性能和良好焊接性能。其它元素总含量少于0.1％，达不到晶界强化的性能和满意的切削效果，其它元素含量大于1.0％，使含晶粒进一步细化，这虽然有益于切削性能，但由于形成其它的硬脆相而满足不了后面的冷成型性能，增加制造成本，影响推广使用效果。添加钛、锆和镁可脱氧、细化晶粒、抑制柱状晶发展，并与锑等低熔点物质生成高熔点的金属间化合物优先分布在晶界上，同时促使含锑质点细小均匀分布在晶界和晶内，抑制了合金的脆断倾向，使合金优异的切削性能得以实现，并使合金增加了强度、塑性、耐蚀性能和抗氧化性能，一般添加该两种元素在合金中的含量为0.01-0.6％为宜。锆可取中下限，如钛、锆加入量大于0.6％会增加合金的制造成本。铁、硼、稀土金属也可细化晶粒，阻止晶粒长大，限制β相转变数量，形成金属间化合物，提高软化点，增加强度，提高冷热成型性能，特别是硼还可以促成合金的动态再结晶，使合金耐蚀性提高，一般加入量为0.001-0.2％为宜。硼可取中下限，稀土金属是优良的变质剂和精炼净化剂，几乎不固溶于铜，它与铜中的铋和锑等形成高熔点金属化合物，分布在晶内提高塑性、耐磨性，抑制脆性，细化晶粒，一般含量为0.003-0.3％，加入的稀土金属以镧为基的混合稀土最佳，可增加导电率，过多会降低流动性。添加硅，主要是用于在合金中脱氧，改善合金熔体的流动性，生成金属间化合物，增加了强度而不是使合金生成高硅的硬脆性γ相，一般加入量为0.2～0.8％，有利于含锑质点的均匀分布和切削性能以及焊接性能的提高，锌大于35％会有利于切削性的提高，但过高会影响冷加工的塑性。上述的本专利技术无铅易切削锑黄铜合金之一具有优异的冷热成型性能和优良的切削性能以及优良的焊接性能的合金。本专利技术无铅易切削锑黄铜合金之二的合金组成为含有重量％铜55-～65％、锑0.3～1.5％、镍0.1～0.6％，当锑含量在中限以下时，镍也可以不做主成份、其它元素0.2～1.0％，所述的其它元素包括钛、铁、硼、锂、镁、稀土金属、磷中的至少二种元素、其余为锌和不可避免的杂质；所述的金属组成中铜加锌大于97％且不等于100％，其中锌大于35％。所述的无铅易切削锑黄铜合金之二的合金组成为含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铅易切削锑黄铜合金，它由铜、锑及锌等合金元素和不可避免的杂质成分组成，其特征在于：所述的合金组成为含有重量％：铜：５５～６５％、锑：０．３～２．０％、锰：０．４～１．６％、其它元素：０．１～１．０％，所述的其它元素包括钛、锆、硼、铁、镁、硅、稀土金属中的至少二种元素、其余为锌和不可避免的杂质；所述的合金组成中铜加锌大于９７％且不等于１００％，其中锌大于３５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，章四琪，蔡洎华，楼号荣，谢潇，
申请(专利权)人：宁波博威集团有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]