一种低镍无铅易切削白铜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低镍无铅易切削白铜，所述白铜合金的重量百分比组成为：铜72.0～77.35%，镍1～5%，锰12%，锌8%，铝1%，“镁+钙”0.65～2.0%，余量为不可避免的杂质。本发明专利技术的白铜合金采用合金元素钙、镁等代替铅元素，可以改善合金的切削性能，同时降低合金中镍元素的含量，达到降低合金的生产成本、满足合金的机械切削性能和安全环保的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种白铜合金材料，具体涉及一种无污染、易切削、机械加工性能良好的低镍无铅白铜合金，本专利技术还涉及该合金的制备方法。
技术介绍
在铜中添加镍(Ni)、锰(Mn)、锌(Zn)、铝(Al)等元素，制成的合金如镍白铜、锰白铜、锌白铜等，由于具有银白色的色泽、优良的物理、化学、机械力学性能，而广泛用于仪器仪表、电子电器、钟表、眼镜零配件等制造行业。目前国内外生产的镍白铜、锌白铜，具有使用性能和加工性能好的特点，在市场上得到广泛使用，但是合金中镍含量较高，通常在16%以上，由于镍资源有限、价格高以及镍元素对人体皮肤造成过敏等不足之处，该类合金在国外受到了一定的限制；锰白铜虽然具有价格好的优势，但是其加工性能与镍白铜、锌白铜相比较差，难以替代镍白铜、锌白铜；而且，无论是镍白铜、锌白铜，还是锰白铜其切削性能均较差，这会严重影响合金的机械加工。因此，人们在白铜合金中添加微量的铅(Pb) 1_3%，以改善其切削性能，如Cu43Nil2Zn38Mn5Pb2合金等，由于合金中含有铅，可大幅度的提高切削性能，而被广泛用于笔芯、眼镜框架、仪器仪表、电子电器、钟表等零配件制造行业，含铅白铜在国内外市场用量都比较大。众所周知，含铅白铜合金材料在生产及使用过程中，会危害人体健康以及污染环境，美国、欧盟等国近年来相继出台了一系列相关的法律法规对铅含量合金材料的使用进行严格的控制。因此，国内外对无铅易切削铜合金材料的研究较多，也取得了一些进展，如专利:“一种含铋无铅易切削锌白铜合金”(ZL200710118018.1), “一种无铅易切削锌白铜合金”(ZL200510061720.X)等均有相关研究，但对低镍无铅易切削白铜合金材料的研究还未见。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低镍无铅易切削白铜合金及其制备方法，采用合金元素钙(Ca)、镁(Mg)等代替铅(Pb)元素，可以改善合金的切削性能，同时降低合金中镍(Ni)元素的含量，达到降低合金的生产成本、满足合金的机械切削性能和安全环保的要求。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现:一种低镍无铅易切削白铜，所述白铜合金的重量百分比组成为:铜(Cu) 72.0 77.35%，镍(Ni) I 5%，锰(Mn) 12%，锌(Zn) 8%，铝(Al) I %，“镁 + 钙” (Mg+30% Ca)0.65 2.0%，余量为不可避免的杂质。制备上述低镍无铅易切削白铜的方法如下:制备原材料:以电解铜、铜镍中间合金、铜锰中间合金、锌、铝、钙、镁为基础原料。制备方法具体为:I)将铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)放入坩埚，然后将坩埚放置在熔炼炉中；2)加硼砂作覆盖剂后，升温至1250 1350°C熔炼；3 )待铜(Cu )、锰(Mn )、镍(Ni )完全熔化后，向所述坩埚中添加镁(Mg)、钙(Ca)，继续熔炼15 20分钟；4)降温至1200 1300°C，进行搅拌，搅拌的同时向所述坩埚中添加铝(Al)、添加锌(Zn)；5 )继续熔炼5 10分钟，保温5 10分钟；6)降温至1100 1200°C进行浇铸与铸锭。进一步，所述步骤I)中的铜(Cu)采用电解铜，铜(Cu)的添加量为72.0 77.35%。进一步,所述步骤I)中的猛(Mn)的添加量为12%,镍(Ni)的添加量为I 5%,分别以铜锰合金、铜镍合金形式加入。进一步，所述步骤3)中的镁(Mg)、钙(Ca)以镁钙合金的形式加入，镁钙合金(Mg+30% Ca)的添加量为 0.65 2.0%。进一步,所述步骤4)中的招(Al)的添加量为1%,锌(Zn)的添加量为8%。本专利技术低镍无铅易切削白铜合金是在铜镍合金的基础上，通过添加适量的合金元素猛、锌、招、I丐、镁等，同时降低镍元素的含量制备的。合金中锰、锌、铝添加在铜中具有与镍相同的作用，可以提高白铜合金的强度和弹性，且保持白铜合金的银白色色泽和机械加工性能。本专利技术低镍无铅易切削白`铜合金具有以下优点:①切削加工性能良好。由于合金中含有锰、锌、铝、钙、镁等合金元素，在合金基体中形成细小颗粒且分布于合金基体内，可起到切削断屑作用，所以本专利技术具有良好的切削加工性能。②制备成本低。本专利技术的白铜合金中大幅度降低了镍含量，镍含量为I 5%，与锌白铜合金中镍含量17 19%相比，减少12 18%的镍，具有良好的制备成本优势。③无污染，安全环保。本专利技术的白铜合金中采用钙、镁等代替铅，彻底避免了铅造成的污染，本专利技术低镍无铅易切削白铜合金材料，可广泛用于精密零件、眼睛配件、拉链、钥匙以及仪器仪表与钟表工业等。附图说明图1为本专利技术低镍无铅易切削白铜的合金铸锭照片；图2为本专利技术所采用含镍I %的合金铸锭的切屑照片；图3为本专利技术所采用含镍2%的合金铸锭的切屑照片；图4为本专利技术所采用含镍3%的合金铸锭的切屑照片；图5为本专利技术所采用含镍4%的合金铸锭的切屑照片；图6为本专利技术所采用含镍5%的合金铸锭的切屑照片；具体实施例方式为更进一步阐述本专利技术为达到预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对本专利技术的结构、特征以及功效详细说明如后。本专利技术低镍无铅易切削白铜的制备方法中，配料计算需依据白铜合金性能要求和合金性质来选择合金元素及其用量，进行合金成分设计和配料计算，配制合金炉料。本专利技术低镍无铅易切削白铜熔炼后降温至1100 1200°C进行浇铸，合金铸锭如图1所示，具有银白色光泽。对合金铸锭进行切削性能测试分析，合金试样分析如图2-图6所示，结果表明本专利技术方法制备的合金具有良好的切削性能。实施例1按表I所述试验方案，将77.35%的电解铜、12%的Mn、1%的Ni加入坩埚，并放置在熔炼炉中；加硼砂作覆盖剂后，升温至1250 1350°C ;电解铜、锰、镍完全熔化后，加入0.65%的“Mg+30% Ca”中间合金，熔炼15 20分钟；降温至1200°C，搅拌后加1%的纯铝、8%的纯锌，熔炼5 10分钟，保温5 10分钟；降温至1100 1200°C进行浇铸和铸锭。表I 本专利技术试验方案实例(合金元素及含量％)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低镍无铅易切削白铜，其特征在于，所述白铜合金的重量百分比组成为：铜72.0～77.35%，镍1～5%，锰12%?，锌8%?，铝1%，“镁+钙”0.65～2.0%，余量为不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低镍无铅易切削白铜，其特征在于，所述白铜合金的重量百分比组成为:铜72.0 77.35%,镍I 5%,锰12%，锌8%，铝1%，“镁+钙” 0.65 2.0%,余量为不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的低镍无铅易切削白铜，其特征在于，所述“镁+钙”的组成为“Mg+30%Ca”。3.如权利要求1所述的低镍无铅易切削白铜的制备方法，其特征在于，所述方法具体为: 1)将铜、锰、镍放入坩埚，然后将坩埚放置在熔炼炉中； 2)加硼砂作覆盖剂后，升温至1250 1350°C熔炼； 3)待铜、锰、镍完全熔化后，向所述坩埚中添加镁、钙，继续熔炼15 20分钟； 4)降温至1200 1300°C，进行 搅拌，搅拌的同时向所述坩埚中添加铝、添加锌； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡薇，柳瑞清，邱光斌，王刚，柳羏，樊小伟，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：