[发明专利]一种黄铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黄铜合金及其制备方法，其特征在于：该黄铜的质量百分比组成为Cu：61～65wt％、Pb：＜0.1wt％、In：0.1～1.0wt％、Sn：0.2～0.5wt％、Ni：0.1～0.5wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。本发明的黄铜合金采用低锡，锡含量在0.2～0.5wt％，相比较于高锡黄铜，基体中γ硬质相的含量降低，降低了车削时的损刀情况，添加一定量In元素，In类似Pb，Bi等元素具备一定易切削能力，且在一定条件下能够与Sn元素结合形成γ‑In低熔点脆性相，该γ‑In低熔点脆性相弥散分布于α与β相界上，材料切削时热量产生，在该热量下将γ‑In相熔化从而起到断削的作用，因此，弥补了低Sn所产生的硬质相不足的问题，且更有利于断削而提高了材料的整体切削性。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种黄铜合金及其制备方法。

背景技术

黄铜合金因其具备良好的冷热加工性能，且使用成本较低，因此，市场上电器插头基本选用黄铜材料加工制备。以一种圆角插头件为例，生产上大多采用“高速车削，钻孔→电镀”的方式加工，要求材料具备良好的切削加工性能、冷铆性能、直线度、电镀性能和导电性能。当前常使用黄铜合金牌号为H62和C3602。其中以C3602为代表的铅黄铜切削性能良好，然而随着人类健康意识的提高，无铅化必然成为未来发展趋势。H62材料低铅环保，冷铆性能良好，但切削性能较差，无法大规模使用高速车床加工制备。其他无铅材料包括含铋黄铜，硅黄铜，锡黄铜等。含铋黄铜切削性能接近铅黄铜，但材料自裂倾向明显，一般圆角插头规格在φ5mm以下，经过钻孔加工后材料冷铆性能无法满足使用要求，且电镀性能一般，废料不易回收处理，因此存在诸多限制。含硅无铅黄铜切削性能一般，电镀性能较差，镀层易脱落，一般硅黄铜常用于制备大规格热锻用棒材。含锡(锡含量在0.8wt％左右)无铅黄铜耐脱锌腐蚀性能良好，黄铜因内部组织存在大量γ硬质相，车削时易损刀，一般加工至规格φ5mm以下时硬度可达到HV180以上，材料冷铆性能较差。

当前市场上已开发应用的无铅黄铜均存在诸多问题，为满足未来市场需求，亟需开发一款满足φ5mm以下棒材加工，且兼具良好切削性能、冷铆性能、电镀性能和导电性能的黄铜合金。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种兼具良好切削性能、冷铆性能、电镀性能和导电性能的环保黄铜合金。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种黄铜合金及其制备方法，其特征在于：该黄铜的质量百分比组成为Cu：61～65wt％、Pb：＜0.1wt％、In：0.1～1.0wt％、Sn：0.2～0.5wt％、Ni：0.1～0.5wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。

作为优选，该黄铜的微观组织中含有α相、微量β相以及γ-In相，所述α相的面积含量为85～95％，γ-In相的面积含量为4～10％。其中γ-In相比例下限控制在4％，保证材料具备良好的切削性能，γ-In相比例控制上限在10％，避免材料脆性增加，影响成品冷铆性能和材料冷加工性能。

作为优选，所述γ-In相的平均尺寸≤5μm，所述α相的平均尺寸≤10μm。控制尺寸大小有利于使γ-In相弥散分布，避免出现γ-In相大面积聚集，降低材料冷铆性能。同时控制α相晶粒尺寸有利于形成更多γ-In相粒子分布于晶界中，从而提高材料切削性能

作为优选，还包括La，Ce，Mg，Mn，Zr中的至少一种，总量为0.01～0.2wt％。

添加其他微量有益元素，如La，Ce元素，有利于细化晶粒，起到除杂、净化作用，减少夹杂弱化晶界。添加Mg，Mn元素，熔炼过程主要起到除氧还原作用，同时适量Mg元素有利于改善材料切削性能。适量Mn元素有利于改善材料耐磨性能，降低圆角插头在插拔过程中的阻力，从而提高抗变形能力。添加适量Zr元素，能够提高材料抗高温软化性能，间接提高圆角插头的使用寿命。

作为优选，该黄铜的抗拉强度为500～550MPa，硬度HV5为140～170，延伸率为5～18％，导电率≥27％IACS。