[发明专利]一种易加工高锌白铜合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种易加工高锌白铜合金及其制备方法和应用，该合金的重量百分比组成为：35~45wt%的Ni，10~25wt%的Zn，总量0.0001~0.2wt%的P和/或Ce，余量为Cu和不可避免的杂质。本发明通过对锌白铜成分的优化，并添加P和/或Ce元素的条件下，在合金基体中获得了已形核但未长大的β相。本发明通过对合金基体中的已形核但未长大β相的分布状态进行控制，保证合金的横截面的微观组织中，面积小于1μm²的β相的晶粒数量≥10个/10000μm²，最终获得了具有优异抗拉强度、延伸率和切边加工性能等综合性能的易加工合金。本发明合金可被加工成棒材、线材或板带材等形式，应用于高端眼镜配件等行业。

技术领域

本发明涉及铜合金领域，具体是一种易加工高锌白铜合金及其制备方法和应用。

背景技术

含镍白铜和镍基合金是高端眼镜加工行业最常用的合金材料之一。眼镜配件加工一般需要进行冲压、切边、抛光和电镀，因此，需要用于生产眼镜配件的合金材料具有优良的强度、耐腐蚀性能、塑性加工性以及良好的切削加工性。锌白铜一般具有优异的强度和硬度、良好的塑性、极好的耐腐蚀性能和一定的切削加工性能，被广泛应用于眼镜加工行业。而从成本考虑，中低端眼镜一般采用低镍白铜，而高端眼镜则往往采用高镍白铜和镍基合金材料。

由于眼镜行业的应用特点，对材料的耐腐蚀性能要求极高，因此高端眼镜配件大都采用高镍白铜合金材料，原材料成本高，对贵金属资源铜的依赖性强，对战略性金属资源的浪费也大，这都严重制约高端眼镜配件加工行业的发展。同时，眼镜相关配件的加工过程对材料的加工硬化率要求很高，不希望材料的加工硬化率大，因加工硬化率大会导致材料不好加工，此外，材料在生产成零件的过程中，要经历模锻、冲裁、抛光等工艺过程。冲裁时，由于铜合金材料具有良好的延展性，导致沿着冲裁方向会出现一定的塑性变形，宏观上看表现为在零件边部出现多余的毛刺，即“拉边”现象，为防止拉边的出现，对材料的脆性也有一定的要求。综合以上，眼镜配件行业急需贵金属含量低、加工硬化率小且具有一定脆性的合金材料进行替代。目前市场上都只是简单地通过以铜代镍来降低材料成本，而对材料其他方面的性能考虑不多，尤其是材料脆性和加工硬化率等，属于粗放式低成本替代。为保证高端眼镜配件质量，需对合金体系重新进行研究，开发出相对成本低、性能优良的铜合金材料，以适应相关市场的需求，这也是高镍白铜的重要发展方向之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种易加工高锌白铜合金及其制备方法和应用，该合金具有优异抗拉强度、延伸率和切边加工性能等综合性能，可被加工成棒材、线材或板带材等形式，应用于高端眼镜配件等行业。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种易加工高锌白铜合金，该合金的重量百分比组成为：35～45wt％的Ni，10～25wt％的Zn，总量0.0001～0.2wt％的P和/或Ce，余量为Cu和不可避免的杂质。

本发明白铜合金中的Ni作为主要合金元素，能与Cu无限固溶，固溶于Cu基体中时可以提高合金的强度、硬度以及耐腐蚀性能，同时Ni也可以与包括P在内的元素通过熔炼工艺形成Ni-P等化合物。化合物的形成有利于进一步提纯合金，提升合金的强度和耐腐蚀性能。若Ni含量过高，合金强度和硬度高，加工难度大且成本提升；而若Ni含量过低，合金强度和耐腐蚀性能下降，无法满足产品需求。因此，35～45wt％的Ni为佳。

Zn元素能大量固溶于铜镍合金的固溶体中，形成一个广泛的单相α固溶体区，起固溶强化作用，提高合金的强度和硬度。Zn的加入还可以大幅度提升白铜的抗大气腐蚀能力。此外，Zn的添加可以改善白铜合金的弹性性能。同时，当Zn的含量达到一定的成分范围时，合金开始出现β相形核，有利于提高合金的脆性，使切边加工更容易进行。但Zn含量过高时，会导致合金中β相的长大，降低合金塑性变形能力，使合金加工性下降，无法满足加工需求；而Zn含量过低时，合金耐腐蚀性能下降，无法满足产品需求。因此，10～25wt％的Zn为佳。