[发明专利]一种高强度黄铜合金棒材

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属棒材，更具体地说，它涉及一种高强度黄铜合金棒材。

背景技术

铜是现代工业发展不可缺少的关键工程材料，国内外新型铜合金研制开发热潮方兴未艾，诞生了一大批高性能、高技术含量的铜合金新品种、新技术。黄铜是铜合金中最重要合金品种，以低成本性能优良著称于世，广泛应用国民经济各领域。随着现代科技进步，人们对复杂黄铜研究日益深入，发现通过加入多元少量合金元素即可大幅提高其性能，使材料产生许多具有实用化前景的新特性，如形状记忆功能，高弹性，高强度，高耐磨、耐蚀、减磨性能等。

铜因其良好的导电性，可塑性，耐腐蚀性，应用非常广泛。黄铜合金即为铜锌合金，其中主要的元素为金属铜和金属锌，其次在黄铜合金中添加铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等元素，可以改善黄铜合金的性能，用于不同的场所。但是黄铜合金普遍存在一个问题：强度不足，表面硬度较低，当受到一定程度的冲击时表面易产生冲痕，且黄铜合金表面易磨损；同时含铅黄铜在使用过程中会有铅析出，当铅进入人体，会对人类健康造成很大的威胁。

目前，申请号为CN200910154951申请公开的中国专利公开了一种低成本耐蚀无铅易切削黄铜及其制造方法,它通过砷替代普通黄铜中的铅成分。这种黄铜合金解决了铅所带来的危害，同时使黄铜合金具有良好的切削性能，但是其硬度以及表面耐磨能力均降低。

申请号为CN201410197542.2申请公开的中国专利公开了一种高强度锡黄铜合金材料及其制备方法，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：锰0.7-0.9、锌11.5-11.9、铁0.3-0.5、硼0.1-0.2、铬0.4-0.6、锡8.2-8.5、铝0.6-0.9、Zr0.06-0.09、Li0.2-0.4、余量为铜。高强度锡黄铜合金通过合理控制铸后处理温度，使用废铜作为原料，使芯部硬度与表面硬度基本一致,合金品质均一；添加锰、铁、铝，使得合金的强度高，加工性能优异；通过添加锡、硼、铬等元素，增加了耐腐蚀性，还具有良好的导电性，可用于生产压力加工产品,也可以用于生产铸造产品。高强度锡黄铜合金的精炼剂用于铸造生产，能使铸件中的气孔度降低1-2度，氧化夹杂物在2级左右，明显提高成品率，但是其抗磨损的能力较低，其中铝和锂在合金表面所形成的氧化膜虽然能够对合金起到抗氧化的作用，但是氧化膜的硬度较低，不具备抗摩擦能力，经过长时间的摩擦，将导致合金表面刮花，抗磨损能力较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高强度黄铜合金棒材，能够最大程度提高棒材的强度、硬度和韧性，同时具有一定的那腐蚀和耐磨能力，环保无毒。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强度黄铜合金棒材，黄铜合金的组成配比为60-70wt%铜、0.1-2.3wt%铋、0.05-0.52wt%锰、0.09-0.35wt%锇、0.1-0.85wt%锡，余量为锌以及不可避免的杂质，不可避免的杂质总量小于0.5wt%。

作为优选，本发明黄铜合金的组成配比为66-68.7wt%铜、1.1-1.92wt%铋、0.15-0.23wt%锰、0.1-0.17wt%锇、0.1-0.5wt%锡，余量为锌以及不可避免的杂质，不可避免的杂质总量小于0.5wt%。

作为优选，本发明黄铜合金的组成配比为67.2wt%铜、1.43wt%铋、0.18wt%锰、0.14wt%锇、0.37wt%锡，余量为锌以及不可避免的杂质，不可避免的杂质总量小于0.5wt%。

通过采用上述技术方案，添加锰、锇，使得合金的强度高，加工性能优异，其中锇元素能够提高合金棒材的表面耐磨性，锰元素可以提高合金的韧性，使得合金棒材能够承受较大的冲击力而不发生断裂；通过添加锡元素，增加了耐腐蚀性，还具有良好的导电性，可用于生产压力加工产品,也可以用于生产铸造产品；添加铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利，铋略微降低了合金强度，但大幅的改善了黄铜合金棒材的切削性能，使得棒材易于加工成所需的形状。

一种制备根据权利要求1所述的高强度黄铜合金棒材的工艺：

①配料：按合金配比配料；

②熔炼：在熔炼炉中投入粗铜后还原剂覆盖，投入锰和锡后熔剂覆盖；熔化后再次投入铜和锌；最后投入锇和铋；

③除渣和精炼：待步骤②的铜、锌开始熔化时投入2/3精炼剂，搅拌合金液使其均匀，停止后捞出渣，在铜合金液表面投入剩余精炼剂进行除渣喷火精炼；再次捞渣；

⑤水平连铸：选择模具进行水平连铸，连铸水冷并引拉，得到毛棒；抛光镜面检测无肉眼可见气孔、裂纹；