[发明专利]一种用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒及制备

说明书

技术领域

本发明涉及合金棒领域，特别是涉及一种用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒，以及这种合金棒的制备方法。

背景技术

含铅铜合金之所以具有好的切削性能和减摩耐磨性能，主要是由于铅在铜合金以单项存在，在切削时起到良好的断屑作用；在摩擦磨损环境下，由于铅的剪切强度非常低，铜合金零件表面的铅使得含铅铜合金的摩擦系数比较低。所以，铅元素在黄铜合金中较普遍使用。但是，但是由于含有铅，热加工时易引起热脆，只能在冷态下进行加工，加工难度大，导致成本较高。且随着人们环境保护意识的逐渐提高，含铅合金棒由于其对环境的污染，已经无法满足国内外高端市场的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒，以及这种合金棒的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒，包括如下重量百分数的组分：58%-64%铜，0.5%-3%铋，1%-4%铝，0.5%-1%锡，余量锌。

优选地，由以下重量百分数的组分组成：61%铜，2%铋，3%铝，0.8%锡，余量锌。

优选地，由以下重量百分数的组分组成：60%-64%铜，0.5%-1.5%铋，1%-3%铝，0.5%-1%锡，1%-4%铁，余量锌。

优选地，由以下重量百分数的组分组成：62%铜，1%铋，2%铝，0.75%锡，2.3%铁，余量锌。

上述的用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至1200度-1280度完全熔化后保温至1230度-1250度；

步骤二：用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度约为20cm-25cm；

步骤三：保温时间1.5h-2.5h后，对从炉内取出的样品进行3-5次次成分检验，确定各元素比例在预定范围之内；

步骤四：进一步保温1h-1.5h后，重新升温至1250度-1280度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸造成外径为115mm，长度为650mm的实心毛坯合金棒材；

步骤五：用铜锭铣床对毛坯铜棒进行表面加工，加工为表面光洁直径110mm，长度600mm的铜棒，采用1200吨单动挤压机挤压，合金锭加热温度为300度-350度，挤压温度为450度，挤压速度V=15mm/s，挤压后铜棒为直径为69.5mm-70.5mm，长度1450mm；

步骤六：退火，用箱式退火炉对挤压后的铜棒进行退火处理，退火温度为150度-200度，退火时间为1.5小时-2小时。

进一步地，还包括步骤七：表面处理，将挤制并退火完成出的铜棒进行车加工处理，使其表面光亮。

进一步地，还包括步骤八：探伤，将光亮的铜棒通过涡流探伤仪探伤，将探伤合格的产品切割为长度1400mm的成品。

进一步地，步骤三中所述成分检验采用直读光谱仪。

采用上述技术效果，本发明的有益效果有：

本新型无铅黄铜合金成分的设计原则是在保持原含铅锡青铜切削性及耐磨减摩性的基础上，杜绝铅的加入量，通过添加硅和铝元素抑制铅溶出，控制铅溶出量在0.01mg/L以下。原理是利用添加的铋﹑铝和锡元素在铜合金中形成弥散分布的单独相，这些单相在切削时起到断屑作用，从而改善了黄铜的切削加工性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种用铋铝锡单向切削取代铅元素的黄铜合金棒，包括如下重量百分数的组分：58%-64%铜，0.5%-3%铋，1%-4%铝，0.5%-1%锡，余量锌。