[发明专利]一种含磷易切削硅黄铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及黄铜合金，特别涉及一种含磷易切削硅黄铜合金及其制备方法。

背景技术

铅黄铜因具有良好的冷热成型性能、切削加工性能和耐蚀性能，而被广泛应用于电子及日用五金等行业，但铅黄铜中铅的含量较高，容易析出而污染环境，尤其应用在饮用水系统时，对人体会造成严重的危害。世界各国陆续出台相应的法规对铜合金中的铅含量进行严格的限令，我国GB/T 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》也规定饮用水系统零部件中铅的析出量应小于5μg/L，因此开发新的黄铜合金以降低铅的含量同时保有良好的加工性能成为行业发展的必然趋势。

近几年来，美国、欧洲、日本和中国已公开或授权大量的无铅、低铅黄铜合金专利，主要有铋黄铜、锑黄铜和锰黄铜等。例如，美国科勒公司申请的中国专利号为94192613.3的《低铅含铋黄铜》，其组成为55～70wt％Cu，30～45wt％Zn，0.2～1.5wt％Bi，0.2～1.5wt％Al，0.1～1.0wt％Pb；上述合金Bi含量较高，容易产生热裂，且焊接性能较差，因此很难实际应用。日本三宝已公开的中国专利申请号为200580046460.7的《含有极少量铅的易切削铜合金》涉及一种Cu-Zn-Si系黄铜合金，其组成为71.5～78.5wt％Cu，2.0～4.5wt％Si，0.005～0.02wt％Pb，余量为锌；该合金Cu含量较高，造价昂贵，因此其市场竞争力不强。宁波博威集团发明的《无铅易切削锑黄铜合金》，其中国专利申请号为200410015836.5，由55～65wt％Cu，0.3～2.0wt％Sb，0.4～1.6wt％Mn，其他元素为0.1～1.0wt％；上述合金锑的含量较高，其析出量会超过NSF61和GB/T 18145规定的0.6μg/L的限量，因此无法在饮用水系统领域推广应用。厦门路达申请的专利号为201010117783.3的《一种环保型锰黄铜合金及其制造方法》公开了一种Cu-Zn-Mn系黄铜合金，由于锰含量最高达6.5wt％，合金硬度较高，对刀具的磨损严重，切削加工性能较差，因此不适合批量生产。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种具有优异的抗脱锌和抗应力腐蚀性能，又有良好的铸造性能和切削性能，且成本相对较低的环保型含磷易切削硅黄铜合金及其制备方法。

本发明的含磷易切削硅黄铜合金由以下各组分组成：61～64wt％Cu，0.5～1.0wt％Si，0.4～1.0wt％Al，0.01～0.6wt％P，0.1～0.15wt％Pb，0.01-0.3wt％Ni，0.1wt％＜Mg+Sn＜1.0wt％，至少一种变质剂选自B，Ti，Zr或Re且含量小于0.08wt％，其余为Zn及总量不大于0.5wt％的杂质。

作为一种优选，该合金由以下各组分组成：61～63wt％Cu，0.5～0.7wt％Si，0.4～0.6wt％Al，0.01～0.3wt％P，0.1～0.15wt％Pb，0.01-0.2wt％Ni，0.1wt％＜Mg+Sn＜0.7wt％，至少一种变质剂选自B，Ti，Zr或Re且含量小于0.05wt％，其余为Zn及总量不大于0.5wt％的杂质。

作为一种优选，该合金由以下各组分组成：61～62.5wt％Cu，0.55～0.65wt％Si，0.4～0.5wt％Al，0.01～0.15wt％P，0.1～0.15wt％Pb，0.01-0.15wt％Ni，0.1wt％＜Mg+Sn＜0.5wt％，至少一种变质剂选自B，Ti，Zr和Re且含量小于0.03wt％，其余为Zn及总量不大于0.5wt％的杂质。

作为一种优选，该合金由以下各组分组成：62.2～62.5wt％Cu，0.62～0.65wt％Si，0.43～0.48wt％Al，0.1～0.15wt％P，0.12～0.15wt％Pb，0.05-0.15wt％Ni，0.1wt％＜Mg+Sn＜0.3wt％，0.0015-0.002wt％B，其余为Zn及总量不大于0.5wt％的杂质。

作为一种优选，该合金由以下各组分组成：61.8～62.2wt％Cu，0.58～0.62wt％Si，0.43～0.48wt％Al，0.02～0.05wt％P，0.13～0.15wt％Pb，0.2～0.25wt％Ni，0.3wt％＜Mg+Sn＜0.5wt％，0.001-0.002wt％B，0.01～0.02wt％Re,其余为Zn及总量不大于0.5wt％的杂质。

制备上述含磷易切削硅黄铜合金的方法包括以下步骤：