[发明专利]一种低铅或无铅易切削黄铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种低铅或无铅易切削黄铜合金，属于有色金属材料及其加工领域。

背景技术

黄铜具有较高的机械性能，相对低廉的成本及良好的耐腐蚀性能，是制造业中各类零部件广泛使用的材料。黄铜的需求量将随着我国制造业的快速推进而迅猛增长。为了改善黄铜机械加工时的切削性能，黄铜中一般添加了1～3％的铅(Pb)，但铅是一种对环境和人体有害的元素，容易在水中浸出，严重危害人类健康。因而各国政府相继出台了对含铅铜合金应用的限制令，美国、日本等国和欧盟对铜合金中的铅含量和在饮用水中铅的浸出量分别作了严格限制。由于含铅的易切削金属部件，几乎涉及到所有制造业产品，因此我国企业急需解决低成本无毒害黄铜材料的供应问题。

以铋(Bi)代铅(Pb)是制造无毒害作用易切削黄铜的可行技术途径，目前国内外开发的无铅易切削黄铜品种有铋黄铜、锑铋黄铜、碲铋黄铜、硒铋黄铜、镁铋黄铜，以及硅黄铜和高锰黄铜等。中国专利02121991.5公开了“无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法”、中国专利200310109162.0公开了“无铅易切削黄铜合金”、中国专利200410015836.5公开了“无铅易切削锑黄铜合金”、中国专利200410089150.0公开了“含硅无铅易切削黄铜合金”、中国专利200510049842.7公开了“环保健康新型无铅易切削耐蚀低硼钙黄铜合金”、中国专利200510050425.4公开了“生态环保新型无铅易切削低锑铋黄铜合金及其制造方法”、中国专利200580001492.5公开了“黄铜”、中国专利200710066669.0公开了“高锰易切削铜锌合金”、中国专利200610005689.2公开了“无铅铜合金”、中国专利200710066947.2公开了“易切削高锰铜合金”、中国专利200710067480.3公开了“易切削的无铅耐蚀低硼铋黄铜合金及其制备方法”。

上述技术的不足之处是(1)新研制的无铅黄铜材料切削性能与铅黄铜仍有差距，造成这种现状的主要原因是对细化黄铜晶粒提高切削性能的作用重视不够。(2)上述技术没有提出针对大量已使用的铅黄铜制品作为二次资源回收利用的技术方案。(3)大量使用Bi代Pb会增加无铅易切削黄铜的成本。

发明内容

本发明提供一种低铅或无铅易切削黄铜合金，可代替制造业中各类零部件广泛使用的易切削铅黄铜材料，以满足制造业对环境友好黄铜材料的需求。

低铅或无铅易切削黄铜合金的重量组成为：铜(Cu)：56.0％～64.0％，铋(Bi)：0～0.5％，铅(Pb)：0～0.5％，锡(Sn)：1.0％～2.5％，铝(Al)：0.1％～0.5％，锆(Zr)：0.05％～0.2％，铈(Ce)：0.1％～0.5％，硅(Si)：0.5％～2.5％，余量为锌(Zn)；所述Ce可以用Ce含量不少于50％的混合稀土来代替，其重量含量为0.2～0.6％。

一种所述低铅或无铅易切削黄铜合金材料的制备方法(A)：选择在本发明所指范围的合金成分，Cu、Zn以其纯物质或Pb含量不超过设计总量的铜合金二次资源料的方式加入，Al、Sn、Bi用其纯物质的方式加入，Zr、Ce、Si用中间合金方式加入。在感应电炉内进行熔炼，经精炼、除气、静置处理后在预先准备好的模具中铸造成所需形状、尺寸的产品，得到本发明所指黄铜合金铸件。

一种所述低铅或无铅易切削黄铜合金材料的制备方法(B)：选择在本发明所指范围的合金成分，Cu、Zn以其纯物质或Pb含量不超过设计总量的铜合金二次资源料的方式加入，Al、Sn、Bi用其纯物质的方式加入，Zr、Ce、Si用中间合金方式加入。在感应电炉内进行熔炼，经精炼、除气、静置处理后在预先准备好的模具中铸造成所需形状、尺寸的铸锭。

一种所述低铅或无铅易切削黄铜合金材料的制备方法(C)：将上述制备方法(B)所得的铸锭经850℃/12h均匀化处理，车皮后进行挤压，挤压比λ≥10，挤压速度为0.1～1m/min，挤压温度为650～750℃，挤压后得到本发明所指的黄铜合金挤压材料。

一种所述低铅或无铅易切削黄铜合金材料的制备方法(D)：将上述制备方法(B)所得的铸锭经850℃/12h均匀化处理，车皮后进行轧制，轧制总压下率不小于铸锭厚度的5％，得到本发明所指的黄铜合金轧制材料。