[发明专利]一种无铅耐磨铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅耐磨铜合金，其特征在于：该铜合金的质量百分比组成为Cu：59～62wt％，Mn：2.0～4.0wt％，Al：1.6～2.5wt％，Si：0.4～1.0wt％，Se：0.05～0.30wt％，Pb≤0.01wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。通过在CuZn37Mn3Al2PbSi的基础上进行改进，添加Se元素与合金中的Cu、Mn、Al元素形成脆性相提升了材料的切削性能，并通过合金元素Al、Mn、Si含量的重新设计，通过基体相β相、耐磨性、切削性最终实现了无铅铜合金的易切削、高强、耐磨的综合性能。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种无铅耐磨铜合金及其制备方法。

背景技术

耐磨复杂黄铜种类很多，应用比较广泛，其中应用于汽车气门导管、浮动轴承耐磨部件最常用合金牌号是CuZn37Mn3Al2PbSi，它的化学成分是：Cu：57-59wt％，Mn：1.5-3.0wt％，Al：1.3-2.3wt％，Si：0.2-0.8wt％，Pb：0.2-0.8wt％，Zn为余量。机械性能：抗拉强度≥590MPa，屈服强度≥350，延伸率A50≥8％，硬度HV5≥170。该合金通过Al元素固溶强化实现高强度高硬度，通过Si、Mn元素形成耐磨相实现耐磨，添加一定量的Pb元素实现良好的机械加工性能。但是随着汽车零部件市场对材料无铅化的新要求，含Pb的CuZn37Mn3Al2PbSi已不能适应市场需求，因此需在该合金基础上进行改进，开发高强、无铅、易切削耐磨黄铜合金。

如公告号为CN113584342A(申请号202110863895.1)的中国发明专利《一种黄铜棒材及其制备方法》，公开了该黄铜的质量百分比组成为Cu：57-59wt％，Pb：0.2-0.8wt％，Mn：1.5-3.5wt％，Al：1.3-2.3wt％，Si：0.2-0.8wt％，P：0.5-0.8wt％，Ca：0.4-0.6wt％，Ni：0.4-1.0wt％，B：0.01-0.03wt％，余量为Zn和不可避免的杂质，该发明通过在CW713R基础上添加P、Ca、B、Ni优化材料的切削性能，但是该发明合金由于含有0.2-0.8wt％的Pb，并不能应用于要求无铅环保的领域。

如公告号为CN102925743A(申请号201210452008.2)的中国发明专利《一种无铅耐磨铜合金及其制备方法》，公开了该铜合金包括铜：55-65％，铝：0.01-6.0％，锰：0.5-5.0％，硅：0.3-3.0％，铈0.0001-0.01％，和/或钴0.001-2.0％，和/或铬0.001-2.0％，铅≤0.01％，余量为锌和不可避免的杂质。该发明虽然不含Pb，但是实际应用中发现，由于缺少易切削元素或易切削的第二相或组织形貌，材料切削性能仍然很差，不能满足无铅易切削性能要求。

因此，现有的耐磨复杂黄铜并不能满足汽车零部件市场对耐磨材料高强、耐磨、无铅易切削的要求。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种高强、耐磨无铅耐磨铜合金。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种无铅耐磨铜合金的制备方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种无铅耐磨铜合金，其特征在于：该铜合金的质量百分比组成为Cu：59～62wt％，Mn：2.0～4.0wt％，Al：1.6～2.5wt％，Si：0.4～1.0wt％，Se：0.05～0.30wt％，Pb≤0.01wt％，余量为Zn和不可避免的杂质。