无铅的Cu-Zn基合金制造技术

本申请涉及一种无铅的Cu

【技术实现步骤摘要】
无铅的Cu
‑
Zn基合金


[0001]本专利技术涉及具有良好的切削性能的无铅的Cu
‑
Zn基合金。

技术介绍

[0002]由于参与合金构造的元素数量很少，因此合金CuZn42是一种构造非常简单的黄铜合金，其Cu含量为在57.0和59.0重量％之间。原则上，该合金中不涉及其他元素。允许最多0.2重量％的Pb，0.03重量％的Sn，0.3重量％的Fe，0.02重量％的Ni和0.05重量％的铝，加上不可避免的杂质。这种合金是一种能非常好地热成型的无铅合金并且尤其用于制造作为半成品的型材。这种合金是常规使用的合金CuZn39Pb3的无铅变体。在合金CuZn39Pb3的情况下，铅元素在很大程度上用于改善可切削性。即使合金CuZn42不含铅，但由于其α含铅，结构，这种合金也可用于切削加工，例如车削零件的制造。然而，由这种合金制成的工件的可切削性是有限的。这意味着由合金导致的切削缺点无法通过切削加工机器的适当的工艺参数来弥补。例如，这适用于使用成形工具的切削过程，其中工艺参数的限制不允许任何相应的余地。在这种情况下，这种合金的可切削性不能令人满意。
[0003]即使对由这种合金制成的工件进行某些切削操作(加工)的可切削性是可接受的，但可取的是，在无需使用通常用于易切削合金以实现所需的可切削性的Pb和Bi元素的情况下提高可切削性，因为它们被归类为对健康有害。
[0004]上述同样适用于通过其他元素例如Fe、Mn、Ni、Al和/或Si的参与在某些特性方面进行优化的特种黄铜合金。合金CuZn28Al4Ni3Si1Mn和CuZn35Mn2Ni2FeSi在此可以作为示例。提到的第一种合金的特征在于高耐磨、高强度和良好的运行和滑动性能。因此，这种合金和由其制成的工件适用于边界摩擦条件下的油润滑应用。这种合金也适合于在生物润滑剂中使用。提到的第二种合金尤其适用于轴承和滑动应用，特别是还适用于支承由铝材料制成的轴或轴颈。对于这种特种黄铜合金，对耐腐蚀性给予了特别关注。
[0005]从EP 3 690 069 C1已知具有改善的切削性能的Cu
‑
Zn合金。该合金包含58
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70重量％的Cu，0.5
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2.0重量％的Sn，0.1
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2.0重量％的Si，其余为锌和不可避免的杂质，其中Sn和Si元素的总和为1.0重量％和3.0重量％。在该合金中，通过Sn和Si元素的含量提供了在不使用Pb和Bi元素的情况下的改善的可切削性。这些元素负责在指定比例范围内形成ε相，该相作为微观结构分布在合金中，并由此促进切屑断裂。合金中包含的Si还会导致形成硅化物，特别是与合金中允许的Al、Ni和/或Mn元素一起形成，其由于通常使用回收材料而经常在合金中发现。这种先前已知的合金中，Si含量可为2.0重量％。确实，基质中所含的硅化物对于某些用途是有利的，尤其是在对耐磨性有要求时。
[0006]JP S 56 127741 A1公开了一种在更极端滑动条件下具有改善的耐磨性的Cu
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Zn合金。该合金的组成为：54
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66重量％的Cu，1.0
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5.0重量％的Al，1.0
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5.0重量％的Mn，0.2
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1.5重量％的Si，0.5
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4.0重量％的Ni，0.1至
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2.0重量％的Fe，0.2至
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2.0重量％的Sn，其余为Zn和不可避免的杂质。在这种合金中，Ni和Fe元素以特定含量使用以形成硅化锰。Sn含量用于提高原材料的强度和韧性。在该合金中不允许有其他元素。没有给出关于这种合金的
切削行为的信息。
[0007]WO 2015/117972 A2公开了一种润滑剂相容的具有以下以重量百分比计的组成的铜合金：54至65％的Cu，2.5至5.0％的Al，1.0至3.0％的Si，2.0至4.0％的Ni，0.1至1.5％的Fe，最多1.5％的Mn，最多1.5％的Sn，最多1.5％的Cr，最多0.8％的Pb，其余为Zn和不可避免的杂质。选择这种先前已知的Cu
‑
Zn合金的组成，使得基质中存在至少0.4％的游离的Si。这种未结合在硅化物中的硅也可包含在含硅的非硅化物相中。该合金中也不允许使用其他元素。对于这种合金，重点是由其制成的部件在油环境中的使用，...同步环的使用，确切地说通过在不同摩擦系统中使用不同的油。没有给出与这种现有技术相关的可切削性信息。
[0008]DE 10 2017 007 138 B3涉及水产养殖材料，特别是线材以及由其制成的网或由其制成的养殖笼。由于预期用途，未提供有关切削行为的信息是可以理解的。该文件中描述的示例性实施例具有以下组成：63.8至65.5重量％的Cu，0.9至1.1重量％的Sn，0.2至0.3重量％的Fe，0.15至0.2重量％的P，余量的Zn以及在一种实施方式中0.6％重量的Al。对于这种组成，线材应具有部分覆盖金属材料的第一氧化物层和覆盖未被第一氧化物层覆盖的那些区域中的金属材料的第二氧化物层，以实现水产养殖耐受性。

技术实现思路

[0009]基于以上讨论的现有技术，本专利技术的目的是提出具有改善的切削性能的无铅Cu
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Zn合金，尤其是如下的合金，该合金可用作基础合金并且不需要任何特殊的制造步骤来产生所需的切削性能。
[0010]根据本专利技术，该目的通过由以下组成的无铅Cu
‑
Zn基合金来实现(数据以重量％计)：
[0011]‑
Cu:58
‑
64％
[0012]‑
Fe:0.4
–
1.4％
[0013]‑
Mn:0.4
–
2.3％
[0014]‑
Ni:1.5
–
3.5％
[0015]‑
Al:0.1
–
4.4％
[0016]‑
Si:0.5
–
1.8％
[0017]‑
促进切屑断裂的合金成分：
[0018]Sn 0.65
‑
1.2％，其中P参与合金的构造，并且确切地以最多0.025％或
[0019]P 0.03
‑
0.1％，其中允许最多0.25％的Sn参与，
[0020]‑
其余为Zn加上不可避免的杂质，其允许每种元素为0.05％，其中
[0021]不可避免的杂质的总和不超过0.15％，
[0022]‑
铅：最多0.1％，
[0023]‑
其中允许最多0.035％的Cr。
[0024]在该实施方式的意义上，这样的合金被称为基础合金，该合金中可通过在同一个制造过程中改变合金元素来提供具有不同性能的合金产品。这种合金的优点是当要制造具有不同性能的合金产品时，在熔化合金的过程中的污染被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无铅的Cu
‑
Zn基合金，其组成如下(数据以重量％计)：
‑
Cu:58
‑
64％
‑
Fe:0.4
–
1.4％
‑
Mn:0.4
–
2.3％
‑
Ni:1.5
–
3.5％
‑
Al:0.1
–
4.4％
‑
Si:0.5
–
1.8％
‑
促进切屑断裂的合金成分：Sn 0.65
‑
1.2％，其中P参与合金的构造，并且确切地以最多0.025％或P 0.03
‑
0.1％，其中允许最多0.25％的Sn参与，
‑
其余为Zn加上不可避免的杂质，其允许每种元素为0.05％，其中不可避免的杂质的总和不超过0.15％，
‑
铅：最多0.1％，
‑
其中允许最多0.035％的Cr。2.根据权利要求1所述的Cu
‑
Zn基合金，其特征在于，该合金包含：
‑
Cu：59.5
‑
61重量％
‑
Fe：0.4
‑
1.1重量％
‑
Mn：0.4
‑
1.1重量％
‑
Ni：2.5
‑
3.7重量％
‑
Al：3.3
‑
4.2重量％
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Si：1.0
‑
1.8重量％。3.根据权利要求2所述的Cu
‑
Zn基合金，具有
‑
Fe:0.6
‑
1.1重量％
‑
Mn:0.6
‑
1.0重量％
‑
Ni:2.6
‑
3.3重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：B雷茨，T芒奇，T普利特，
申请(专利权)人：奥托福克斯两合公司，
类型：发明
国别省市：