[发明专利]一种易切削镍黄铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，尤其涉及一种易切削镍黄铜合金及其制备方法。

背景技术

 铅黄铜以其优异的耐腐蚀性能，易切削性能和成型性能而广泛应用在各个领域。例如电子电器接插件、仪表零件、饮水系统的水管、水龙头、阀门、管接头以及汽车、消防和飞机等使用的液压阀门等。但是铅极易从基体材料中脱落，而且在加工过程中以及产品废弃后，铅都会通过各种途径进入人体造成危害：损伤大脑中枢及周围神经系统；破坏造血系统，阻碍血红色的合成，导致贫血；影响消化系统功能；抑制免疫系统功能等。这些铅黄铜器件报废之后，往往作为垃圾被遗弃，只有少量得到回收利用。在垃圾场土壤里，铅污染了土地、水源。垃圾焚烧时，铅蒸气散发于大气之中，对人体产生极大危害。所以，研制替代铅黄铜的无铅易切削黄铜是当前世界各国共同关注的焦点，已成为材料工作者亟待解决的重要研究课题。

CN101435034A公开了一种无铅易切削锡镁黄铜合金，包含有锌(Zn)，铜(Cu)等，其特征在于还同时包含锡(Sn)，镁(Mg)，稀土(Re)，各组分的组成按重量百分比计分别为:锌(Zn) 35.0-41.0%，锡(Sn)0.5-2.5%，镁(Mg) 0.2-2.0%，稀土(Re)0.02-0.2%，其余为铜(Cu)及总量不大于0.05%的杂质，各组分的重量百分比总和为100% 。但其中锡(Sn)、镁(Mg )和稀土(Re)的烧损率较高，且切削性能和力学性能还有待提高。

发明内容

本发明在于提供一种无铅易切削黄铜，以镍代替其中的铅，生产出一种切削性能优越、力学性能良好的易切削镍黄铜合金。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种易切削镍黄铜合金，其化学组成为：铜62-63wt%、镍0.2-0.3 wt%、铅0.15-0.2 wt%、砷 0.1-0.15 wt%、铝0.02-0.08 wt%、锰0.02-0.04 wt%、锡0.04-0.07 wt%、铁0.01-0.06 wt%、铈0.01-0.03 wt%、钕0.02-0.05 wt%、钴0.01-0.05 wt%、钛0.01-0.03 wt%、锗0.02-0.05 wt%、钬0.01-0.04 wt%，余量为锌和不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的含量不超过0.2 wt%；

其制备方法如下：

1）预处理A：将熔炉温度升至在1100-1150℃，投入5-11wt%的铜，待完全熔化后依次加入配方量的铈、锗和钕，保温10-15min后进行浇注，得到合金a；

2）预处理B：将熔炉温度升至在1450-1550℃，投入23-34wt%的铜，待完全熔化后依次加入配方量的钴、钛、钬、铁、镍和锰，保温20-30min后进行浇注，得到合金b；

3）熔炼：将熔炉温度升至在970-1030℃，在熔炉中先投放剩余量的铜和配方量的铅、砷 、铝和锡，待熔炉内元素完全熔化后，再依次加入合金a和合金b，完全熔化后搅拌均匀，升温至1100℃时保温10-25min，然后浇注成坯锭；

4）热挤压：挤压前先将挤压筒预热至400-450℃，模套、模子、模芯和模垫块预热至300-350℃，然后在710-730℃的温度下，将Φ180mm的坯锭挤压成不同规格的挤压棒。

在含铅量较低的镍黄铜中加入铈、钕、钴、钛、锗、钬、铝和锰可提高镍黄铜的切削性能，使之优于普通的镍黄铜；而在切削性能提高的同时，镍黄铜的力学性能受到了一定的影响，我们通过对配方中各组分用量的调整和采用本发明的特殊工艺，镍黄铜的力学性能如抗拉强度和硬度等有了显著的提高。

本发明制得的易切削镍黄铜合金具有优越的切削性能和力学性能。

 

具体实施例

实施例1：一种易切削镍黄铜合金，其化学组成为：铜62.5wt%、镍0.25 wt%、铅0.18 wt%、砷 0.13 wt%、铝0.05wt%、锰0.03 wt%、锡0.06 wt%、铁0.03 wt%、铈0.02 wt%、钕0.04wt%、钴0.03wt%、钛0.02wt%、锗0.03 wt%、钬0.02wt%，余量为锌和不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的含量不超过0.2 wt%；

其制备方法如下：

1）预处理A：将熔炉温度升至在1120℃，投入8 wt%的铜，待完全熔化后依次加入配方量的铈、锗和钕，保温12min后进行浇注，得到合金a；