[发明专利]一种无铅易切削铸造黄铜

说明书

技术领域

本发明是一种金属材料，特别是一种无铅易切削黄铜。

背景技术

铅在铅黄铜熔体浇铸凝固时，在合金中沉淀而形成弥散而微细的铅颗粒，铅黄铜中这种弥散分布的铅微小颗粒在晶界和晶内都有。铅有较脆而软的特点，当铅黄铜被切削加工时，切屑被刀头从工件上切削剥离，这些弥散的铅颗粒成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，从而导致切屑易于在此断裂；而且这些弥散的铅颗粒较软，可以使刀头磨损减少到最低。由于铅微粒在晶内和晶界都有，当铅黄铜在切削加工时，切屑很快就遇到铅微粒而断裂，所以切屑细而短。另外，铅颗粒的熔点较低(铅的熔点仅为327.5℃)，切削加工时刀头对切削工件做功，变形能、摩擦能转变成热能，使刀头与切屑接触的局部瞬间快速升温，很容易接近甚至超过铅的熔化温度。软化甚至熔化的铅可以起到润滑刀具的作用，能降低切削阻力并提高切削效率。因此，铅在黄铜材料的切削加工过程中起着碎裂切屑、减少粘结和焊合以及提高切削速度的作用，可大大增加刀具的使用寿命。

由于铅固有的禀性，其在铅黄铜中的大小、形貌、数量、特性、分布状况、分布位置不但使铅黄铜具有优异的切削性能，而且使铅黄铜具有优良的铸造性能、冷加工性能、热加工性能以及自润滑等优点，能满足各种形状零部件的机加工要求。含铅黄铜一度被世界公认为重要的基础材料，广泛应用到民用供水系统的铸件及其配件、电子、汽车及机械制造等许多领域。

开发新型环保易切削黄铜是一个国际性的课题，目前虽然已取得了很大的成果，但还有大量的工作需要去完成以提高性能、增加品种、拓宽应用范围。美日欧已经发明大量的无铅易切削铋黄铜专利，我国也发明了多个无铅易切削铋黄铜专利，如：无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法，02121991.5；无铅易切削黄铜合金，200310109162.0；生态环保新型无铅易切削低锑铋黄铜合金及其制造方法，200510050425.4；无铅铜合金，200610005689.2；一种无铅的易切削镁铋黄铜合金，200710098481.4。上述无铅易切削黄铜在切削性能、冷热加工性能、力学性能、抗应力开裂性能、抗腐蚀性能等方面有一种或几种优异的性能，个别性能甚至接近铅黄铜的性能。但是，与铅黄铜相比，在铸造性能上还有较大的差距。事实上，要想开发一种新型的所有性能均完全与铅黄铜相媲美的无铅易切削黄铜，目前来看还不可能。其主要原因就在于目前还无法找到理想的代铅元素替代铅黄铜中的铅。

但是如果只考虑一、二个主要性能，不考虑黄铜的所有性能，则完全有可能开发出满足在特定条件下的黄铜。比如，如果不考虑易切削黄铜的冷加工性能和热加工性能，则完全有可能开发出与铅黄铜性能接近的无铅黄铜。另一方面，在具体的使用环境里，对所应用的黄铜的具体要求显然有其特殊性。考虑到这种特殊性有明显的针对性，只需考虑满足其一至二个特殊指标要求，兼顾其它要求，比研究综合性能均高的黄铜难度相对要小。本发明的目的就是要开发一种铸造用无铅易切削黄铜，铸件无需进行冷加工或热加工，只需将铸件进行机械切削加工即完成所有的加工工序。本发明的主要特点就是黄铜具有优异的切削性能与铸造性能。

发明内容

本发明的目的在于有效解决铅黄铜污染环境的问题，可以为电子器件、水暖卫浴、结构件等领域提供一种铸造性能优良的无铅易切削黄铜。

本发明的内容：无铅易切削黄铜的成分质量分数分别如下：铜(Cu)56.0％-68.0％，锰(Mn)1.0％-1.9％，锑(Sb)2.1％-2.5％，铝(Al)1.2％-1.5％，铁(Fe)0.2％-0.3％，硼(B)0-0.05％，硅(Si)0-0.1％，锆(Zr)0.1％-0.2％，钒(V)0.2％-0.4％，但锰和铝的总和不超过3.0％，锰、铝和锑的总和不超过5.0％，余量为锌(Zn)及不可避免的杂质。

本发明工艺流程如下：