[发明专利]一种铸造黄铜合金的制造方法

说明书

本发明是有关一种铸造黄铜合金的制造方法，特别适用于黄铜车屑、边角碎料的有效回收。

传统的铜屑、边角碎料的回收，一般采用以下两种途径。其一是将其先电解去除其中杂质，而得电解铜，作为返回熔炼铜合金的炉料，此法能耗极大，部分合金元素（例如Zn）白白浪费，造成水质污染。其二是将铜屑、边角碎料就地重熔，而获得成份混杂，气体、杂质含量高的低品位再生铜合金锭，其售价比牌号铜合金低30%以上。如何有效地回收铜屑、边角碎料，未见有关资料报道。日本的《铸锻件与热处理》1983年第4期第47页发表了weber.H.G撰写的“硼元素对黄铜铸件的铸造性能和材料性能的影响”一文，该文中指出了利用硼铜（Cu-B）中间合金来变质处理黄铜合金，首先将黄铜合金加入炉中，待其熔毕，控制温度为1050～1100℃，经脱氧后，加入含硼的硼铜（Cu-B）中间合金，硼含量为铜合金液量的0.002～0.004%，用搅拌棒搅匀，待其充分熔化吸收，静置5～8分钟，控制温度为1050～1100℃，再扒渣浇注。通过变质处理后，能提高铜合金的综合机械性能。加入炉中的铜合金是牌号铜合金，而含硼的硼铜（Cu-B）中间合金价格昂贵，需要专门配制，影响了在工业中的应用，至今仍停留在实验室研究阶段。日本专利特许出愿公开昭53-100913“耐摩耗铜合金”，该专利提出，通过向铜合金液中加入适量的铝、钛、铁来强化铜合金，以提高铜合金的机械性能，还可以根据使用要求研制耐磨性能好的铜材。该专利指出，只要使铜合金中Zn+4Al%＝40～56%范围，则合金的综合机械性能优良，若要作为耐磨目的，则合金中应补加钛和铁，其比例为1.5%及1%，以保证能形成适量弥散细化的硬质点。该专利中，由于钛大量加入，使得铜合金液氧化烧损严重、污染加剧，此外，钛在高温铜合金液中易产生氧化膜，降低其铸造性能，导致铸件易生成气孔、夹杂等铸造缺陷。因此，如何有效地回收黄铜屑及黄铜的边角碎料，并提高其综合机械性能，仍是急待解决的问题。

本发明的目的在于提供一种铸造黄铜合金的制造方法，不仅能解决黄铜屑及黄铜的边角碎料的回收问题，提高其综合机械性能，还适用于牌号黄铜的变质处理。

本发明是将黄铜合金加入炉中，待其熔毕，控制温度为1100～1150℃，经脱氧后，加入含硼的合金，用搅拌棒搅匀，待其充分熔化吸收，静置5～8分钟，经终脱氧后，控制温度为1080～1100℃，再扒渣浇注，其特征在于：a、加入炉中的黄铜合金是黄铜屑及黄铜的边角碎料;b、经脱氧后，加入经烘烤过的Cu-50%Al的铜铝中间合金，其用量为4～6%，并进行充分搅拌，再加入含硼的合金。在终脱氧前，若铜合金液含气量高时，可先用ZnCl₂除气。脱氧剂可采用磷铜，其用量为铜合金液重量的0.2～0.4%。其特征还在于含硼的合金采用工业硼铁（Fe-B），其用量为铜合金液重量的0.2～0.3%。含硼的合金也可以采用专门配制的硼铜（Cu-B）中间合金。工业硼铁（Fe-B）在加入铜合金液之前，先破碎成3～6mm的小块，用铜箔或铝箔包好，经烘干后加入。其特征在于所制得的合金的化学成份为：Cu58～60%，Al2～3%，B0.02～0.03%，Zn38.5～37%，余量为杂质。其中，铝在铜合金液凝固结晶时，由于其在铜的α固熔体中的固熔强化作用，使其晶格产生扭曲畸变，宏观效果是使铜合金强度、硬度等指标显著提高，而塑性却有所降低。硼在黄铜中的作用主要在于对结晶组织的改善，从而提高铜合金的综合机械性能，除提高强度、硬度外，还能显著地提高其塑性，从而抵消合金中铝对塑性降低的影响。此外，硼在铜合金中起着强脱氧剂的作用，对净化铜合金液有良好的精炼、脱气效果，有利于铜铸件质量的提高;同时，硼铁（Fe-B）中的铁，还具有激化、强化硼变质的效果。

本发明获得的铸造黄铜，其抗拉强度为500～550MPa，延伸率为10～20%，硬度HB在90～130之间，达到了国家标准所规定的铸造黄铜机械性能指标。该方法具有工艺简单、成本低、性能稳定等优点，适用于回收铜屑及黄铜的边角碎料，提高其综合机械性能，也适用于牌号黄铜的变质处理。