【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金铸造领域，具体涉及一种a级抛光铜锭及其制备方法与应用。
技术介绍
1、黄铜属于铜、锌为主元素的合金产品，由于其具备较好的冷热加工性能、耐蚀性、耐磨等方面的性能，被广泛应用于电子电器、仪器仪表、接插件、五金卫浴以及工程机械方面，同时通过添加一些合金元素可以使得黄铜的性能更加丰富。其中卫浴产品就是应用黄铜较多的一类，随着社会的发展进步，人民的生活水平得到较为显著的提升，对于日常的家用产品开始追求美观，黄铜就被选中，并且被不断的推广应用。
2、近些年，大部分客户对于卫浴产品加工成本持续压缩，通过将卫浴产品的壁厚做薄来压缩原料成本，在现有铜锭产品质量不变的情况下，客户生产的卫浴件异常反馈比例显著提升，将卫浴件的厚度由原有的3.5mm降低到3mm，甚至2.5mm，使得卫浴件出现大量的缩水开裂、空心、收缩以及空洞问题。
3、鉴于以上需求分析，目前卫浴产品的制造，主要采用重力铸造方式。公告号为cn103509967b的专利文献公开了一种重力铸造专用a级黄铜合金锭，包含铜cu59.0-60.5wt％、铅pb0.8-1.9wt％、铝al0.5-0.7wt％、锡sn0.05-0.2wt％、铁fe0.05-0.15wt％、镍ni0.05-0.20wt％、硼b8-12ppm、铋bi0.05wt％、锌zn余量和不可避免的杂质0.1wt％，其制作工艺依次为：a.配投料，b.电炉熔化，c.除气除渣，d.化验，e.补料，f.精炼，g.检验，h.静置，i.浇铸，j.检验入仓。
4、公告号为cn10265382
5、尽管现有技术公开了制备a级铜锭的方法，但以目前的产品品质控制要求，现有技术中制备的铜锭很容易出现开裂，缩孔和补缩不足现象，因此需针对影响因素制定改善工艺，制备性能更优的a级铜锭。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种a级抛光铜锭及其制备方法与应用，以解决现有铜锭产品品质不佳，容易出现开裂，缩孔和补缩不足的问题。本专利技术的抛光铜锭晶粒组织细小均匀，流动性测试良好，质量光洁度非常高，抛光后无硬质点和气孔残留，且不易开裂，呈现较好的浇铸性能。
2、本专利技术第一个方面提供了一种a级抛光铜锭，包括以下质量百分含量的组分，cu：58-61wt％，pb：0.5-2.5wt％，al：0.5-0.8wt％，余量为zn和不可避免的杂质；所述的a级抛光铜锭的微观组织中，40％＜α相的面积占比＜65％，0.9＜β相半径/α相半径≤1.1，α相与β相的最大对角长度距离≤60μm，其中α相半径为单位面积上α相的平均几何半径，β相半径为单位面积上β相的平均几何半径。
3、本专利技术在合金成分的基础上，通过对合金微观组织结构进行调控，从而得到了晶粒组织细小均匀、流动性好且具有优异的收缩硬度、强度、不易开裂的a级抛光铜锭。
4、α相的面积占比在40％以下会出现铜水凝固收缩强度和韧性不够，导致开裂，在65％以上会出现铜水粘度升高，收缩开裂风险提高，同时机加工性能会恶化；本专利技术通过控制β相半径/α相半径的比例范围(0.9＜β相半径/α相半径≤1.1)保证了铜锭组织的一致性；同时本专利技术通过调控α相与β相的最大对角长度距离≤60μm使得铜锭组织趋于呈球状、孤岛和团块状。均匀的球状、孤岛和团块颗粒组织可以使得铜水的流动性得到改善，从而进一步强化铜水凝固后的收缩韧性和强度。
5、优选地，所述的a级抛光铜锭的平均组织晶粒度为20-35μm。铜锭的平均组织晶粒度低于20um需要介入更多的细化途径，生产成本会大幅度提升，大于35um流动性会逐步恶化。将铜锭的平均组织晶粒度控制在20-35μm时，可以得到较好的应用效果。
6、优选地，所述的a级抛光铜锭成分配比满足cu：58～61wt％，pb：0.5～2.5wt％，al：0.5～0.8wt％，余量为zn和不可避免的杂质，其中杂质中，fe＜0.1wt％，sn＜0.1wt％，ni＜0.08wt％。
7、本专利技术第二个方面提供了所述的a级抛光铜锭的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)在熔炼炉内加入细化剂，然后加入符合成分配比的原料，熔化后进行保温，保温结束后除气除渣，进行精炼；
9、(2)铜水取样进行环形流道试验判断流动性能，甩杯试验评估铜锭抛光质量，抛光试验测试铜锭整体镜面效果，当同时满足流动性能较好、抛光质量优秀、整体镜面效果较好时，符合出炉要求，出炉；若其中一项不符，则重复精炼过程；
10、(3)将出炉的铜水浇铸到模具中，冷却后得到所述的a级抛光铜锭。
11、本专利技术通过设计环形流道试验评估铜水的流动性能，向注铜水区注入铜水，铜水沿着流道做环形流动，环形流道的阻力会影响铜水的流动，通过记录铜水流动长度评估铜水的流动性能，铜水沿流道流动长度越长，说明铜水的流动性越好，同时配合甩杯试验评估铜锭抛光质量，宏观评估铸锭细化程度，抛光试验测试铜锭整体镜面效果，评估铜锭硬质点形成情况，将同时满足流动性能较好、抛光质量优秀、整体镜面效果较好时作为精炼的出炉条件，最终可以获得适合浇铸薄壁卫浴件的黄铜合金材料。
12、优选地，所述的环形流道试验在环形流道试验装置中进行，环形流道试验装置包括基板和设于基板上的阿基米德螺旋线状环形流道，环形流道中心为注铜水区；阿基米德螺旋线状环形流道设计参数包括环形流道的螺度和流道坡度，螺度r＝a+bθ，其中θ为极角，a为θ＝0°时极径，b为螺距，其中10mm≤b≤15mm，流道坡度为1-1.5°；进行试验时，在注铜水区注入铜水，铜水将沿着环形流道进行流动，根据铜水的流动长度判断铜水的流动性能。
13、本专利技术将螺距设为10-15mm，用于模拟浇铸工件的拐角情景，大于15mm流动阻力过大，造成模拟失真，小于10mm流动阻力过小，评价体系区间过大，无法准确评价合金流动性能。本专利技术将流道坡度限制在1-1.5°以模拟模具内部逐步冷却后粘度增加产生的阻力。
14、铜水沿着流道进行流动时，随着温度的降低，流道一定的螺旋阻力和坡道阻力综合作用使得粘度提升，因此流动的长度距离越长，说明铜水的流动性越好，在具体生产过程中，只要设定环形流道试验装置的设计参数，进行初始试验，最终获得a级抛光铜锭时，记录的流动长度作为流动性能较好的依据。
15、铜水通过甩杯试验评估铜锭的抛光质量，当杯样内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种A级抛光铜锭，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分，Cu：58-61wt％，Pb：0.5-2.5wt％，Al：0.5-0.8wt％，余量为Zn和不可避免的杂质；所述的A级抛光铜锭的微观组织中，40％＜α相的面积占比＜65％，0.9＜β相半径/α相半径≤1.1，α相与β相的最大对角长度距离≤60μm，其中α相半径为单位面积上α相的平均几何半径，β相半径为单位面积上β相的平均几何半径。
2.根据权利要求1所述的A级抛光铜锭，其特征在于，所述的A级抛光铜锭的平均组织晶粒度为20-35μm。
3.根据权利要求1所述的A级抛光铜锭，其特征在于，所述的A级抛光铜锭成分包括以下质量百分含量的组分：Cu：58～61wt％，Pb：0.5～2.5wt％，Al：0.5～0.8wt％，余量为Zn和不可避免的杂质，其中杂质中，Fe＜0.1wt％，Sn＜0.1wt％，Ni＜0.08wt％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的A级抛光铜锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的环形流道试验在环形流道
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的细化剂为碳酸钠和M的混合物，所述的M为硼粉、硼矸或氟硼酸钾中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的细化剂中，碳酸钠与M的质量比为1:3～8。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的细化剂中，M为硼粉和硼矸的混合物，所述混合物中硼粉与硼矸的质量比为3～6:2。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的细化剂的加入量为原料质量的0.02-0.03％。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的A级抛光铜锭在制备卫浴产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种a级抛光铜锭，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分，cu：58-61wt％，pb：0.5-2.5wt％，al：0.5-0.8wt％，余量为zn和不可避免的杂质；所述的a级抛光铜锭的微观组织中，40％＜α相的面积占比＜65％，0.9＜β相半径/α相半径≤1.1，α相与β相的最大对角长度距离≤60μm，其中α相半径为单位面积上α相的平均几何半径，β相半径为单位面积上β相的平均几何半径。
2.根据权利要求1所述的a级抛光铜锭，其特征在于，所述的a级抛光铜锭的平均组织晶粒度为20-35μm。
3.根据权利要求1所述的a级抛光铜锭，其特征在于，所述的a级抛光铜锭成分包括以下质量百分含量的组分：cu：58～61wt％，pb：0.5～2.5wt％，al：0.5～0.8wt％，余量为zn和不可避免的杂质，其中杂质中，fe＜0.1wt％，sn＜0.1wt％，ni＜0.08wt％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的a级抛光铜锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的环形流道试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖金锋，欧阳好，彭鑫，王东，朱鹏飞，蒋浩哲，陈嘉琪，
申请(专利权)人：宁波金田铜业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。