[发明专利]一种环保易切削青铜合金配方及加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，尤其涉及到一种环保易切削青铜合金加工工艺。

背景技术

锡锌铅青铜合金由于具有好的铸造性能、耐磨性、耐腐蚀和易切削加工性能，主要用于机械轴承、汽车器件等领域，加工耐磨耐腐蚀零件，如轴瓦、轴套、缸套、活塞离合器、摩擦片等。

近年来随着我国经济的持续高速增长，特别是机械制造行业的快速发展使得锡锌铅青铜材料需求量逐年稳步增长。但是，铜合金中的铅在起着改善材料切削性能的同时，却有着因为污染环境、对人体有害原因而要被逐步取代的问题。自从1992年世界卫生组织(WTO)在饮用水指标中规定“饮用水中的铅含量最好在0.01mg/L以下”以来，无铅易切削铜合金的需求和研究已从建筑、供水器具业向机械制造等多种行业蔓延开来。近年来，世界各国不断有易切削铜合金或环保铜合金问世。其中，采用铋替代铅开发的易切削铜合金成为一个重要的研究方向。但铋资源有限且价格昂贵，而且含铋的铜合金存在的铸造性能、易切削性能、机械性能不能同时兼顾问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种环保易切削青铜合金加工工艺，该加工工艺是在Cu-Sn-Zn元素中添加Bi构成Cu-Sn-Zn-Bi的青铜合金或再添加镍元素构成Cu-Sn-Zn-Bi-Ni的青铜合金；由于Pb是作为不可避免的杂质元素，所以在合金中含量极低，与其它不可避免的Sb、Fe、P、S、Si、Al共同构成杂质元素含量；该加工工艺流程短，生产成本低。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的环保易切削青铜合金加工工艺包含配料、熔炼、精炼、分析、铸造、矫直、锯切、检查、包装入库，其中配料、熔炼、精炼、分析、铸造加工工艺分述如下：

I、配料

按重量百分比取Sn2.0～10.0，Zn3.0～12.0，Bi2.0～8.0或Bi2.0～8.0+Ni0.1～0.5，不可避免杂质Pb+Sb+Fe+P+S+Si+Al之和≤0.5％，Cu余量进行配料；

II、熔炼

先将Cu或Cu+Ni投入熔炼炉进行熔炼，待Cu或Cu+Ni溶化后再添加Sn、Bi、Zn，液面覆盖采用煅烧木炭作覆盖剂；

III、精炼

待原料全部熔化后升温进行精炼，精炼温度1100～1250℃，精炼时间10～30分钟；

IV、分析

搅拌取样做化学成份分析看是否符合配料比重；

V、铸造

取样分析合格后进行水平连续铸造，结晶器采用水冷结晶器内衬高纯石墨套，铸造温度1140～1220℃，在铸造速度15～30米/小时下拉1～5秒停1～5秒，冷却水压0.01～0.05MPa。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明具有较好的铸造性能，不易采用热加工(热轧、挤压、锻造易开裂)，故后续工艺可采用：水平连铸-矫直-定尺锯切-检查-包装入库等。

2、本发明加工制作的锡锌铋青铜合金或锡锌铋镍青铜合金材料，属于环保型铜合金，工艺简单，质量好，合金力学性能：抗拉强度Rm≥240MPa、规定非比例延伸强度Rp0.2≥120MPa、伸长率A≥15％、硬度HB≥50、切削性能：等于或略低于锡锌铅青铜的切削性能，是良好的锡锌铅青铜合金替代品。

3、本发明的加工工艺流程短，生产成本低。若表面要求严格的话，还可以在矫直与定尺锯切工序之间增加扒皮拉伸或磨光工序。

具体实施方式

实施例1：制作Φ16.8×2000mm青铜合金棒材

配料：按重量百分比进行配料，其中锡4％、锌3％、铋3％、不可避免的杂质Pb+Sb+Fe+P+S+Si+Al之和为0.5％、铜余量。

熔炼：先将Cu投入熔炼炉进行熔炼，待Cu溶化后再添加Sn、Bi、Zn，液面由煅烧木炭作覆盖剂。

精炼：待原料全部熔化后升温进行精炼，精炼温度1100℃，精炼时间10分钟。

分析：搅拌取样做化学成份分析。

铸造；取样分析合格后进行水平连续铸造，结晶器采用水冷结晶器内衬高纯石墨套，铸造温度1140℃，在铸造速度15米/小时下拉1秒停1秒，冷却水压0.01MPa。

实施例2：制作Φ16.8×2000mm青铜合金棒材

配料：按重量百分比进行配料，其中锡6％、锌5％、铋6％、不可避免的杂质Pb+Sb+Fe+P+S+Si+Al之和为0.3％、铜余量。

熔炼：先将Cu投入熔炼炉进行熔炼，待Cu溶化后再添加Sn、Bi、Zn，液面由煅烧木炭作覆盖剂。