无铅的Cu-Zn合金制造技术

本申请涉及一种相对于CuZn42合金具有改善的切削性能的无铅的Cu

【技术实现步骤摘要】
无铅的Cu
‑
Zn合金


[0001]本专利技术涉及相对于CuZn42合金具有改善的切削性能的无铅的Cu
‑
Zn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生产作为半成品的型材。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/β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，这适用于使用成型工具的切削过程，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]从EP 3 690 069 C1已知具有改进的切削性能的Cu
‑
Zn合金。该合金包含58
‑
70重量％的Cu，0.5
‑
2.0重量％的Sn，0.1
‑
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％。尽管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，然而，硅化物在可切削性方面可由于增加的工具磨损而变得引人注目。
[0005]JP H 03 253527 A公开了一种用于制造电熔断器的Cu
‑
Zn合金。在该现有技术中公开了多种合金。所公开的合金之一包括25
‑
40重量％的Zn，0.01
‑
0.1重量％的P，0.02
‑
0.50重量％的Fe，其余为Cu以及不可避免的杂质。根据作为替代的实施方式，Fe元素在每种情况下以相同的比例被Co、Ni或Mn元素替代。这种先前已知的合金因此可包含59.4
‑
75重量％的Cu含量。针对这种先前已知合金的Fe变体给出的示例性实施方式具有在0.03和0.12重量％之间的Fe含量。除不可避免的杂质外，不允许使用另外的元素。这也适用于Co、Ni和Mn变体。除了前面描述的作为用于制造电熔断器的材料的适用性之外，这种材料还具有良好的强度和弹性。
[0006]JP S 59153856 A公开了用于制造热交换器的具有改善的耐腐蚀性的Cu
‑
Zn合金。该合金具有以下组成：25
‑
40重量％的Zn，0.005
‑
0.070重量％的P，0.05
‑
1.0重量％的Sn，总
计0.005
‑
1.3重量％的包括0.005
‑
1.0重量％的Fe和/或0.005
‑
0.3重量％的Pb，其余为铜和不可避免的杂质。这种先前已知的Cu
‑
Zn合金因此也具有较大的Cu含量范围，并且确切地从57.9至74.9。控制这种先前已知的合金的晶粒尺寸以确保其不大于15μm。P含量旨在实现所需的性能。表1中的合金12具有以下组成：63.8重量％的Cu，0.1重量％的Fe，0.07重量％的P和1.0重量％的Sn，其余为Zn。在这种先前已知的合金中，Mn不是允许的合金元素。

技术实现思路

[0007]基于以上讨论的现有技术，本专利技术的目的是提出相对于CuZn42合金具有改善的切削性能的无铅Cu
‑
Zn合金，其被简单地构造并且不需要任何特殊的制造步骤来实现所需的良好的切削性能。
[0008]根据本专利技术，该目的通过相对于CuZn42合金具有改善的切削性能的无铅Cu
‑
Zn合金来实现，其由以下组成(数据以重量％计)：
[0009]‑
Cu:57
‑
59.3％
[0010]‑
Fe:0.12
‑
0.17％(第一备选方案)
[0011]或
[0012]Fe:最多0.06％和Mn：0.3
‑
0.7％(第二备选方案)，
[0013]‑
P:0.03
‑
0.1％
[0014]‑
Sn:最多1.0％
[0015]‑
Pb:最多0.1％
[0016]‑
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重量％，
[0017]‑
其中允许最高达指定含量的以下元素：
[0018]Ni：最多0.03％，
[0019]Al：最多0.05％，
[0020]Si：最多0.01％，
[0021]‑
Cr：最多0.01％。
[0022]每元素允许0.05％重量的不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的总和不超过0.15％。
[0023]如果其铅含量不超过0.1重量％，则在要求保护的专利技术意义上的合金被认为是无铅的。
[0024]这种合金包含P，从而根据合金的设计在第一备选方案或第二备选方案的范围内形成磷化铁或磷化锰。以上述比例添加磷对铸件具有积极影响，因为磷具有细化晶粒的作用。这对所需的改善的可切削性具有积极影响。在这种情况下，重要的是由合金制成的工件具有细晶粒而不需要为此的额外的措施，例如压制后的水淬。由于所要求的合金组成，挤出的半成品已经具有足够细的晶粒。此外，细分布地包含在基质中的磷化物具有切屑断裂效果。由于其切屑形状(易碎切屑或非常短的螺旋切屑)，由该合金制成的工件的切削操作(加工)中产生的切屑明显优于CuZn42合金的切削操作中产生的切屑，并且与含铅的切削合金CuZn39Pb3的切削操作中产生的切屑非常接近。重要的是，尽管添加磷以形成磷化物，但由该合金制成的产品的强度特性与对比合金CuZn42的强度特性一致。除了改善切屑断裂外，
在切削操作中表面质量也可与含铅的前体合金CuZn39Pb本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.相对于CuZn42合金具有改善的切削性能的无铅的Cu
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Zn合金，其组成如下(数据以重量％计)：
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Cu:57
‑
59.3％
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Fe:0.12
‑
0.17％(第一备选方案)或Fe:最多0.06％和Mn：0.3
‑
0.7％(第二备选方案)，
‑
P:0.03
‑
0.1％
‑
Sn:最多1.0％
‑
Pb:最多0.1％
‑
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％，
‑
其中允许最高达指定含量的以下元素：Ni：最多0....

【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：