本发明专利技术公开了一种低钙易切削硅黄铜合金及其制备方法。该黄铜合金的化学成份为：铜：７３．５～７８．４０ｗｔ％、硅：３．０～３．４５ｗｔ％、钙：０．００１～０．１５ｗｔ％、稀土元素：０．０３０～０．３ｗｔ％、其它元素：０．０１５～０．９５ｗｔ％、其余为锌和不可避免的杂质；并且（铜＋锌＋硅＋钙＋稀土）ｗｔ％＞９８．９０ｗｔ％；所述的其它元素是选自铝、锡、磷、镍、铋、镁、锑中的至少一种元素。其制造是采用合金化处理和覆盖保护变质清渣净化精炼方法，熔炼低钙易切削硅黄铜合金，在１０３０～１０７０℃温度下连续铸造成硅黄铜铸锭，在６８０～７４０℃温度下进行热加工，后经５～３０％加工率的冷加工，在５５０～６５０℃温度下进行中间热处理，加工最终成品在低于３７０℃温度下进行消除应力退火。本发明专利技术的特征在于其产品具有较高的抗拉强度、优异的热成型性能、优异的耐脱锌性能和耐应力腐蚀性能，而且突出的还具有极其优异的卫生安全性能和切削性能，同时其制造工艺简便、成本低、易回收利用，有利生态环保和人类营养健康。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种黄铜合金，尤其涉及一种具有较高的抗拉强度、优异的切削性能、 热成型性能和耐蚀性能的低钙易切削硅黄铜的合金及其制备方法。它特别适用于民用饮用 水工程和卫生洁具、管路、铸件、阀件、连接件、家用电器、汽车交通零配件、五金装饰等制造 领域，它是一种有利于人类营养健康、环境保护的可循环利用的金属材料，是目前世界饮用 水工程急需的较高强度、耐蚀、易切削黄铜合金材料。
技术介绍
长期以来，由于铅黄铜具有较好的切削性能和冷热成型性能，已广泛地在世界各 工业部门的机加工切削制造业领域中得到应用，被世界公认为重要的基础原材料。但是，近年来，世界各国对有害元素铅对人类健康和生态环境危害均已做出严格 法制限令，对金属材料的铅含量在不同领域中分别做出了强制性的限令要求，因此，世界各 国的铜合金材料加工业正在抓紧研发低铅和无铅的易切削黄铜来替代含铅的铅黄铜技术， 实施EHS计划(E环保、H健康、S安全)。目前，国内外替代铅黄铜的技术方向主要分低铅和无铅的黄铜合金材料两大类 型，其中合金系基本有三大合金系=Cu-Zn-Si系、Cu-Zn-Bi系和Cu-Zn-Sb系。2004年以 来，世界各国都在原有的基础上积极研发新无铅易切削黄铜材料，2007年9月，欧洲铜协会 发布了《不用铋替代铅》的建议后，在欧洲开始减少了 Cu-Zn-Bi合金系材料的使用量，并且 正在研究和使用新的Cu-Zn-Si和Cu-Zn-Sb系列的易切削黄铜合金材料。比如日本三宝伸铜新研发的专利申请号为CN200580046460. 7的《含有极少量 铅的易切削铜合金》，该合金为Cu-Zn-Si系易切削硅黄铜，由下列成份组成铜71. 5 78. 5wt%、硅2· 0 4.:0· 005 0. 02 丨％及锌(余量)。但该合金由于需要加 < 0. 02wt%的铅提高切削性能，故当用户要求无铅时，该合金就受到了一定的限制，同时切 削性能也有所下降。再比如德国维兰德公司研发的专利申请号为CN200410004293. 7的《无铅铜合金 及应用》，该合金也是Cu-Zn-Si系的无铅易切削硅黄铜，由下列成分组成铜70 83wt%、 硅1 5wt%、锡0. 01 2wt%、铁0. 01 0. 3wt%和或钴0. 01 0. 3wt%、镍0. 01 0. 3wt%、锰0. 01 0. 3wt%，余量为锌和不可避免的杂质；但由于该合金采用Sn、Ni、Mn 控制合金的组织结构、抗应力裂的能力，且含量高、成本也较高，且Fe含量在>0. 2衬％时 会影响耐蚀和电镀性能，该合金的钻削性能不够理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术背景而提供一种具有优异的切 削性能、卫生安全性能、耐脱锌性能、优良的热成型性能和较高的抗拉强度的易切削硅黄铜I=I 巫 O本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供上述易切削硅黄铜合金的制备方法。3本专利技术是通过提供具有如下各种合金元素组成的硅黄铜合金而实现的本专利技术的低钙易切削硅黄铜合金的组成为铜73. 5 78. 40wt %、硅3. 0 3. 45wt %、钙0. 001 0. 15wt %、稀土 元素0. 030 0. 3wt %，其它元素0. 015 0. 95wt%、其余为锌和不可避免的杂质；并且(铜+锌+硅+钙+稀土)wt%> 98. 90wt%； 所述的其它元素是选自铝、锡、磷、镍、铋、镁、锑中的至少一种元素。所述的稀土元素是含镧、铈等稀土元素的铈基混合稀土(铈含量不少于47wt% )。优选地，所述的合金组成中铜的含量为74 78wt%、硅的含量为3. 0 3. 4wt%、钙的含量为0. 0012 0. 12wt%、稀土元素的含量为0. 032 0. 25wt%、其它元 素含量为0. 015 0. 85wt%0在合金组成中含有铝的情况下，铝的优选含量为0.02 乂 0. IOwt %。在合金组成中含有锡的情况下，锡的优选含量为0.010 ‘ 0. 25wt%。在合金组成中含有磷的情况下，磷的优选含量为0.034 ‘ 0. 095wt%o在合金组成中含有镍的情况下，镍的优选含量为0.04 ^ 0. 2wt%。在合金组成中含有铋的情况下，铋的优选含量为0.02 ^ 0. 12wt%。在合金组成中含有镁的情况下，镁的优选含量为0.002 ‘ 0. 09wt%。在合金组成中含有锑的情况下，锑的优选含量为0.015 ‘ 0. 05wt%o本专利技术制备硅黄铜合金的方法是采用合金化处理和覆盖剂保护去渣变质净化的精炼方法，熔炼易切削硅黄铜合金，在1030 1070°C温度下连续铸造成硅黄铜合金，在 680 740°C温度下进行热加工，后经5 30%加工率的冷加工，在550 650°C温度下进 行中间热处理，加工最终成品在低于370°C温度下进行消除应力退火。常温下，本合金的相 组成为α、Υ、κ相和含钙金属化合物、稀土金属化合物相组成的。所述的低钙易切削硅黄铜合金是利用钙和稀土元素易与铜合金中的杂质元素形 成高熔点化合物，均勻细小的质点分布在晶粒内和晶界上，细化晶粒，强化晶界，增加断屑 点的特点，进一步提高了硅黄铜的切削性能、耐蚀性能、抗氧化性能和抗拉强度，通过优化 的合金化处理和加工工艺，使本黄铜合金达到像含铅量较高的美标C36000黄铜一样的切 削性能，同时也使本合金获得了较高的抗拉强度和极其优异的卫生安全性能、耐蚀性能和 热成型性能。在本黄铜合金中，铜的含量< 73. 5衬％时，会导致高低温成型性降低；当铜含量 > 78. 40wt%时，钻削性能会显著降低，并且车、钻屑不易排屑。故本合金中的铜的含量为 73. 5 78. 40wt%。在本合金中，当硅的含量<3. 0wt%时，γ相较少，车削的屑较宽、较长、车削性能 不够理想。当硅含量> 3. 45衬％时，虽然切削性能有较大提高，但冷热成型的塑性大大降 低，故本合金硅含量为3. 0 3. 45wt %。本合金中钙元素是替代铅，并在合金中形成钙的化合物以纳米级的质点均勻细小 地分布在晶粒内和晶界上，形成断屑点，区别于现有专利，既提高切削性能，又有利于人类 营养和健康，并且提高了本合金的抗氧化能力，在钙含量< 0. OOlwt %时，进一步提高硅黄 铜的切削性能的作用不明显，当钙的含量> 0. 15wt%时，虽然会提高切削性能，但易使铸锭 内部出现疏松缺陷，使本合金的塑性下降。故本合金钙含量为0. 001 0. 15wt%。本合金中，稀土元素的含量< 0. 030wt%时，细化晶粒和与杂质形成的高熔点化合物质点(断屑)均勻分布的效果不理想；当稀土元素含量>0.30wt%时，虽然断屑质点均 勻分布，提高切削性能，但与其形成的质点会部分粗大，影响抛光和电镀效果。故本合金稀 土元素的含量为0. 030 0. 30wt% .在合金中选择性地加入所述的其它元素中的铝、锡、磷、镍、铋、镁、锑中至少一种 元素的作用—是提高耐蚀、耐脱锌的性能；二是提高抗应力裂的性能；三是提高卫生安全性、冷热成型性能和切削性能；其中，各元素的加入作用分别如下铝主要起辅助稀土元素提高耐脱锌和提高铸坯表面质量。当铝含量<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低钙易切削硅黄铜合金，其特征在于所述的合金组成为：铜：７３．５～７８．４０ｗｔ％、硅：３．０～３．４５ｗｔ％、钙：０．００１～０．１５ｗｔ％、稀土元素：０．０３０～０．３ｗｔ％、其它元素：０．０１５～０．９５ｗｔ％、其余为锌和不可避免的杂质；并且（铜＋锌＋硅＋钙＋稀土）ｗｔ％＞９８．９０ｗｔ％；所述的其它元素是选自铝、锡、磷、镍、铋、镁、锑中的至少一种元素；所述的稀土元素是铈含量不少于４７ｗｔ％的铈基混合稀土。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢识才，裴勇军，张明，刘庆，王云松，屈志，蔡洎华，
申请(专利权)人：宁波博威合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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