【技术实现步骤摘要】
本文涉及铜合金，具体涉及一种铸造用无铅易切削含钴石墨黄铜及其制备方法和产品。
技术介绍
1、铅黄铜的切削加工性能优秀且成本低廉，在各行各业都有广泛的应用，尤其在卫浴五金领域应用极广，但其在水中易析出有毒的铅元素，因此世界各国均严格限制或禁止铅黄铜的使用。研究开发无铅黄铜技术是必然趋势，目前一般方法是添加其他元素，如铋、硅、锑、碲、镁等来代替铅，但这些方案仍有不足，如：铋黄铜脆性倾向大，市场接受度低；高铜高硅黄铜虽综合性能优良但成本过高；锑黄铜含有毒元素锑，仍有重金属析出的问题；碲黄铜因碲的价格高昂，无法大规模应用；镁和锰在黄铜中易氧化造渣，熔炼工艺性能不理想。
2、石墨价格低廉且无毒害，加入黄铜中可起到断屑和润滑的作用，是很好的铅替代元素。目前将石墨加入铜中主要有两种方法，一是粉末冶金，但成本高，做水龙头等大件产品对粉末冶金的设备要求高，难度大，且黄铜中含有大量的锌，锌易挥发，因此石墨黄铜不适合用粉末冶金的方式进行生产。二是熔炼铸造，因石墨与铜不互溶，在熔炼时石墨溶不进铜液中，且石墨熔点高、密度轻，易上浮成渣。因此需要用其他含石墨材料代替纯石墨进行添加，如专利号cn103773994a和cn104911395a分别以铸铁和高碳锰铁的形式将石墨添加进黄铜中，但mn和fe是碳化物形成元素，在黄铜中易形成mn3c、fe3c、(femn)3c等硬质相，导致硬度过高而变得难以加工。因此，为使石墨添加进黄铜中且起到切削断屑和软化润滑的作用，除石墨颗粒需弥散分布外，还需防止形成过多的硬质碳化物。
技术实
1、本申请的目的在于克服现有技术不足，提供一种铸造用无铅易切削含钴石墨黄铜。
2、本申请的另一目的在于提供上述铸造用无铅易切削含钴石墨黄铜的制备方法。
3、本申请第一个方面提供了一种无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：58wt％-60wt％的cu、0.1wt％-0.5wt％的si、0.05wt％-0.3wt％的al、0.2wt％-2.0wt％的c(石墨)、0.1wt％-1.5wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质。
4、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59wt％-60wt％的cu、0.2wt％-0.5wt％的si、0.05wt％-0.2wt％的al、0.5wt％-1.5wt％的c(石墨)、0.2wt％-1.0wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质。
5、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59wt％-59.5wt％的cu、0.3wt％-0.4wt％的si、0.05wt％-0.1wt％的al、0.8wt％-1.2wt％的c(石墨)、0.5wt％-0.8wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质。
6、在一种示例性实施例中，所述不可避免的杂质中包括pb和fe，其中，按重量百分比计，pb≤0.02wt％，fe≤0.03wt％。
7、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59.1wt％的cu、0.30wt％的si、0.09wt％的al、1.10wt％的c(石墨)、0.76wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质，所述杂质为0.006wt％的pb和0.010wt％的fe。
8、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：58.5wt％的cu、0.42wt％的si、0.26wt％的al、1.86wt％的c(石墨)、1.12wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质，所述杂质为0.010wt％的pb和0.018wt％的fe。
9、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59.6wt％的cu、0.24wt％的si、0.18wt％的al、0.72wt％的c(石墨)、0.45wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质，所述杂质为0.012wt％的pb和0.015wt％的fe。
10、在一种示例性实施例中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59.0wt％的cu、0.35wt％的si、0.10wt％的al、0.95wt％的c(石墨)、0.60wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质，所述杂质为0.010wt％的pb和0.021wt％的fe。
11、本申请提供了一种无铅黄铜合金的制备方法，包括如下步骤：
12、步骤一，按无铅黄铜合金的组成称取cu锭、zn锭、速溶si、a锭、co-c混合物；
13、步骤二，将cu锭置于感应电炉底层，添加清渣剂精炼并使用木炭覆盖，升温至1050-1100℃，直至物料全部熔化，滤去表层浮渣；
14、步骤三，调节温度至1030-1080℃，向步骤二所得的物料中添加zn锭，待熔化后充分搅拌；
15、步骤四，向步骤三所得的物料中添加速溶si和al锭，充分搅拌以保证合金熔液成分均匀；
16、步骤五，向步骤四所得的物料中添加co-c混合物；
17、步骤六，向步骤五所得的物料中添加细化剂，充分搅拌后调节温度至1000-1050℃，静置保温5-10分钟，使物料均匀化并捞出浮渣及杂质；
18、步骤七，将步骤六所得的物料升温至1050-1100℃，出炉浇注成合金锭，冷却即成。
19、在一种示例性实施例中，所述cu锭的纯度≥99.90％。在一种示例性实施例中，所述zn锭的纯度≥99.95％。
20、在一种示例性实施例中，所述速溶si的纯度≥99.50％。
21、在一种示例性实施例中，所述al锭的纯度≥99.99％。
22、在一种示例性实施例中，所述co-c混合物为粉末颗粒，微观结构为球状，粒径为40-125μm，组成的重量比例为co∶c＝1∶1至1∶1.5。
23、在一种示例性实施例中，步骤二中，所述清渣剂为铜及铜合金清渣剂；可选地，所述清渣剂的用量为铜熔液重量的0.2-0.5％。在一种示例性实施例中，所述co-c混合物的制备方法包括如下步骤：
24、1)将电沉积钴和纯石墨按重量比1∶1至1∶1.5混合均匀后压制成电极；
25、2)将压制好的电极装入自耗真空电弧炉中，升温至电极熔化，待电极熔化后滴进结晶器中冷凝成co-c锭；可选地，熔化温度为3200-3300℃；
26、3)将所述co-c锭破碎后用球磨机进行球磨，并过筛。
27、在一种示例性实施例中，步骤3)包括：将所述co-c锭破碎后用球磨机进行球磨，球磨后用20目的筛网进行筛选；再次使用球磨机进行二次球磨，使用120目筛网筛选后即可得到粒径＜125μm的球状所述co-c混合物。
28、在一种示例性实施例中，步骤五中，添加所述co-c混合物后应将其迅速压入炉底，并充分保温搅拌，保温搅拌时间不得超过10分钟，以防部分石墨颗粒氧化后上浮成渣。
29、在一种示例性实施例中，所述细化剂选自钛硼细化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：58wt％-60wt％的Cu、0.1wt％-0.5wt％的Si、0.05wt％-0.3wt％的Al、0.2wt％-2.0wt％的C、0.1wt％-1.5wt％的Co，余量为Zn和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59wt％-60wt％的Cu、0.2wt％-0.5wt％的Si、0.05wt％-0.2wt％的Al、0.5wt％-1.5wt％的C、0.2wt％-1.0wt％的Co，余量为Zn和不可避免的杂质；
3.根据权利要求1或2所述的无铅黄铜合金，其中，所述不可避免的杂质中包括Pb和Fe，其中，按重量百分比计，Pb≤0.02wt％，Fe≤0.03wt％。
4.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59.1wt％的Cu、0.30wt％的Si、0.09wt％的Al、1.10wt％的C、0.76wt％的Co，余量为Zn和不可避免的杂质，所述杂质为0.006wt％的Pb和0.010wt％的F
5.一种权利要求1-4任一项所述的无铅黄铜合金的制备方法，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述Cu锭的纯度为≥99.90％；和/或
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述Co-C混合物的制备方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤3)包括：将所述Co-C锭破碎后用球磨机进行球磨，球磨后用20目的筛网进行筛选；再次使用球磨机进行二次球磨，使用120目筛网筛选后即可得到粒径＜125μm的球状所述Co-C混合物。
9.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其中，步骤二中，所述清渣剂的用量为铜熔液重量的0.2-0.5％；和/或
10.一种根据权利要求1-4任一项所述的无铅黄铜合金或权利要求5-9任一项所述的方法制备的无铅黄铜合金制备的产品，任选地，所述产品为卫浴五金产品，优选地，所述产品为水龙头阀体及把手、淋浴器混水阀、冲洗阀、角阀、快开龙头或地漏。
...【技术特征摘要】
1.一种无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：58wt％-60wt％的cu、0.1wt％-0.5wt％的si、0.05wt％-0.3wt％的al、0.2wt％-2.0wt％的c、0.1wt％-1.5wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59wt％-60wt％的cu、0.2wt％-0.5wt％的si、0.05wt％-0.2wt％的al、0.5wt％-1.5wt％的c、0.2wt％-1.0wt％的co，余量为zn和不可避免的杂质；
3.根据权利要求1或2所述的无铅黄铜合金，其中，所述不可避免的杂质中包括pb和fe，其中，按重量百分比计，pb≤0.02wt％，fe≤0.03wt％。
4.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其中，所述无铅黄铜合金，包括以下重量百分比的组分：59.1wt％的cu、0.30wt％的si、0.09wt％的al、1.10wt％的c、0.76wt％的co，余量为zn和不可避免的...
【专利技术属性】
技术研发人员：林孝发，林孝山，姚劲毅，周年润，刘小龙，梁贺，
申请(专利权)人：九牧厨卫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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