无铅的铜锌合金制造技术

本发明专利技术涉及用于制造在润滑条件下使用的合金产品的无铅的铜锌合金，其具有如下组成(以重量％计)：Cu:57

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无铅的铜锌合金
[0001]本专利技术涉及无铅的铜锌合金、特别是用于制造在润滑条件下使用的合金产品的无铅的铜锌合金。
[0002]德国铜业协会的材料数据表(状态2005)中描述的特种黄铜CuZn37Mn3Al2PbSi(CW713R)是一种已广泛使用多年的合金，其以高耐磨性和良好的热加工性为特征。这种材料具有高强度值和中等机加工性，并具有良好的耐腐蚀性。出于这个原因，这种合金用于机械工程中的结构部件、汽车制造中的同步器环和气门导管，以及一系列滑动轴承元件和热压部件。这意味着由这种合金制造的合金产品在润滑条件下使用。可能的应用涉及长久浸入油中或将润滑剂供应通过为此目的提供的通道和凹槽系统。同步器环处于油环境中。这同样适用于滑动轴承元件，但其只能用油润滑。这种合金还用于制造液压系统中使用的部件，例如分配器板。这种先前已知的合金具有以下组成(数据以重量％计)：Cu：57.0
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59.0％，Mn：1.5
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3.0％，Al：1.3
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2.3％，Si：0.3
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1.3％，其余为锌连同不可避免的杂质。允许的外加剂是(数据以重量％计)：Ni：最多1.0％，Fe：最多1.0％，Sn：最多0.4％，Pb：0.2
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0.8％。
[0003]从上面给出的材料描述中可以看出，这种先前已知的合金含有Pb。该元素负责机械加工性，并且由于其在摩擦层中的结合，因而影响滑动应用中的磨合行为以及摩擦和磨损。
[0004]特种黄铜合金CW713R的特征在于多种应用性能，例如高耐磨性和抗气蚀性、与润滑剂的相容性和足够的机械性能，特别是在合金产品的强度和延展性方面。这些特征还包括良好的机械加工性。将元素Pb引入黄铜合金中以实现所需的机械加工性。
[0005]出于健康原因和环境因素，最近已努力设计不含铅的黄铜合金。在此，如果可能的话，试图无需放弃由合金中的元素Pb带来的特性。
[0006]DE 10 2005 017 574 A1描述了一种用于同步环的耐磨黄铜合金，其具有可选的铅含量。组成(数据以重量％计)为57.5
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59％铜、2
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3.5％锰、1
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3％铝、0.9
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1.5％硅、0.15
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0.4％铁、0
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1％铅、0
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1％镍，0
‑
0.5％锡，其余为锌。
[0007]WO 2014/152619 A1公开了一种用于涡轮增压器的黄铜合金，其具有以下的任选地包含铅的组成(数据以重量％计)：57
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60％铜，1.5
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3.0％锰，1.3
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2.3％铝，0.5
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2.0％硅，0
‑
1％镍，0
‑
1％铁，0
‑
0.4％锡，0
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0.1％铅,其余为锌。
[0008]对于滑动应用，JP S56
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127741 A公开了一种黄铜合金，其具有如下组成(数据以重量％计)：54
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66％铜，1.0
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5.0％锰，1.0
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5.0％铝，0.2
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1.5％硅，0.5
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4.0％镍，0.1
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2.0％铁，0.2
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2.0％锡，其余为锌。
[0009]从这些讨论的现有技术出发，本专利技术的目的在于提出一种无铅的Cu
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Zn合金，该合金基本上适用于上述现有技术中所描述的CuZn37Mn3Al2PbSi合金也适用的应用或用途。在此，合乎需要的是，与这些先前已知的特种黄铜合金相比，机械强度性能甚至得到改善，但又不必接受冷热加工性和机械加工性方面的损失。
[0010]所述目的通过具有以下组成的无铅的铜锌合金来实现(数据以重量％计)：
[0011]Cu:57
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59％，
[0012]Mn:1.7
‑
2.7％，
[0013]Al:1.3
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2.2％，
[0014]Si:0.4
‑
1.0％，
[0015]Ni:0.4
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0.85％，
[0016]Fe:0.3
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0.7％，
[0017]Sn:0.15
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0.4％，
[0018]其余为Zn以及不可避免的杂质。
[0019]合金中不可避免的杂质允许为每元素0.05重量％，其中不可避免的杂质总计不超过0.15重量％。
[0020]该合金的主要特征在于合金元素Ni、Fe和Sn的选择，以及合金组成中这些元素相对于其他合金元素，尤其是Mn、Al和Si的要求保护的含量。这种平衡的合金组成确保合金产品在冷热加工性、机械加工性、强度和耐磨性方面具有特别好的性能，后者尤其是在润滑条件下。该结果令人惊讶，因为在其他特种黄铜合金中使用Bi作为Pb替代物，但根据本专利技术的合金不使用Bi。虽然先前已知的合金CuZn37Mn3Al2PbSi也具有良好的热加工性，但本专利技术的主题合金不仅具有特别好的热加工性，而且还具有良好的冷加工性。后者与先前已知的合金不同。令人感兴趣的是，这种合金适用于生产锻件。如果锻件随后在300℃至450℃的温度范围内进行应力退火，则该措施可将嵌入的α
‑
混晶的含量提高至10
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15％。为了获得所需的性能，在许多情况下，在350至380℃的温度范围内进行退火就足够了。所述增加的α
‑
混晶含量是改善冷成型性的原因。如果没有这样的退火步骤，合金微观结构包含少于3
‑
5％的α
‑
混晶含量。在挤压产品的情况下也发现了去应力退火的相同优点，其中通过上述热处理也可获得α
‑
混晶含量为10
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15％的微观结构。
[0021]用这种合金可达到的强度值和令人惊讶的比对比合金显著更好的抗气蚀性对于参与这种合金开发的人员来说是不可预见的。由根据本专利技术的合金通过锻造制造的合金产品具有介于330和350MPa之间的0.2％屈服强度，这显著高于通常用合金CuZn37Mn3Al2PbSi的锻件获得的屈服强度(230至300MPa的值)。由根据本专利技术的合金制造的合金产品的拉伸强度为600至640MPa。对于先前已知的合金CuZn37Mn3Al2PbSi，拉伸强度值通常在590和670MPa之间。通过特殊处理也可实现稍高的拉伸强度值。
[0022]研究表明，当Mn含量控制在1.9
‑
2.6，Al含量控制在1.4
‑
2.1％，Ni含量控制在0.45
‑
0.75％以及Fe含量控制在0.3
‑
0.6％时，元素Ni、Fe和Sn之间的相互作用，以及它们与Mn、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造在润滑条件下使用的合金产品的无Pb的Cu
‑
Zn合金，其具有以下组成(数据以重量％计)：Cu:57
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59％，Mn:1.7
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2.7％，Al:1.3
‑
2.2％，Si:0.4
‑
1.0％，Ni:0.4
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0.85％，Fe:0.3
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0.7％，Sn:0.15
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0.4％，其余为Zn以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的无Pb的Cu
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Zn合金，其特征在于，Mn:1.9
‑
2.6％，Al:1.4
‑
2.1％，Ni:0.45
‑
0.75％，Fe:0.3
‑
0.6％。3.根据权利要求2所述的无Pb的Cu
‑
Zn合金，其特征在于，Cu:57.5
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58.5％，Mn:2.0
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2.5％，Al:1.5
‑
2.0％，Si:0.50
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0.70％，Ni:0.50
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0.70％，Fe:0.35
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0.55％，Sn:0.20
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0.35％。4.根据权利要求1至3之一所述的无Pb的Cu
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Zn合金，其特征在于，Si含量不低于Ni含量。5.根据权利要求1至4之一所述的无Pb的Cu
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Zn合金，其特征在于，Sn含量最多为Ni含量的50％并且最多为Si含量的50％。6.根据权利要求1至5之一所述的无Pb的Cu
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Zn合金，其特征在于，Fe含量比Ni含量低0.05％至0.1％。7.根据权利要求1至6之一所述的无Pb的Cu
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Zn合金，其特征在于，由所述合金制成的合金产品是具有β微观结构并且...

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