專利名稱：一種易切削鍛造用無鉛銅合金的制作方法
一種易切削鍛造用無鉛銅合金技術(shù)領(lǐng)域一種易切削鍛造用無鉛銅合金，涉及用于水暖、衛(wèi)浴等行業(yè)中用于鍛造或直接機(jī)加工 生產(chǎn)的各種水曖、衛(wèi)浴零部件及器材用的低鉛黃銅合金管、棒材。
技術(shù)背景由于銅合金其鑄造性能、機(jī)加磨拋性能、電鍍性能、耐腐蝕性能優(yōu)良，長(zhǎng)期以來廣泛 用于各種水曖、衛(wèi)浴零部件及器材制造領(lǐng)域，其使用壽命長(zhǎng)，性能好。多年來，用于各種水曖、衛(wèi)浴零部件及器材制造領(lǐng)域的銅合金通常為含有1% 3.5% 的鉛的鉛黃銅合金材料。由于鉛黃銅合金中含有一定量的鉛，具有良好的切削性。所以一 直以來都是采用含鉛黃銅材進(jìn)行鍛造或直接機(jī)加工成部分水曖、衛(wèi)浴用另部件及器具，該 鉛黃銅主成份為HPb5 9 — 1銅57. 0-60. 0鉛O. 8-1.9鐵《0.5鎳<0. 5鋅余量供鍛造用HPb62-3銅60. 0-63. 0鉛2. 5-3. 7鐵SO. 35鎳SO. 5鋅余量供快午削用加入鉛使得黃銅具有優(yōu)良的切削性能，因?yàn)榇蠖鄶?shù)鍛造件或機(jī)加件都要進(jìn)行切割、車、 銑、鉆、焊、磨拋等機(jī)加工，含鉛的黃銅具有非常優(yōu)良的切削性能。近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，含有鉛元素的合金在使用過程中，會(huì)對(duì)人體健康和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，歐盟、美國等紛紛出臺(tái)環(huán)保法律,要求2010年以后禁止使用含鉛的黃銅材 料用于生產(chǎn)對(duì)人類健康有不利影響的水曖、衛(wèi)浴制品。研制開發(fā)新型的低鉛或無鉛黃銅材 是目前銅材冶金工業(yè)領(lǐng)域重要技術(shù)課題。為適應(yīng)歐盟、美國等國家和地區(qū)因?yàn)榄h(huán)保要求，禁止使用鉛黃銅生產(chǎn)水曖和衛(wèi)浴器具 的規(guī)定，國內(nèi)外都有進(jìn)行了用于代替目前廣泛使用的鉛黃銅的合金的研究報(bào)告。目前，已有的研究是在銅鋅合金中加入少量的鉍或銻用于替代鉛的效果，研究者把目 光放在加和入鉍或者加入銻，因此國內(nèi)外都相應(yīng)的生產(chǎn)出一些可替代鉛黃銅的并且具有同 樣切削效果的鉍黃銅和銻黃銅。有美國、R本、韓國等國外產(chǎn)品以及國內(nèi)的浙江海亮集團(tuán)、廣東國東公司等都有自已研制的替代產(chǎn)品。例如下表中所列出的一些類似產(chǎn)品如Lead-Free Brass Chemical CompositionsSuppliers Products Cu Pb Bi Si Fe Al Sn Ni Mn Sb Zn海亮集團(tuán)的鑄造用無鉛黃銅錠的成份為銅60. 0-62. 0、鉛《0. 05、鉍0. 5-1. 0、鐵《 0.15、鋁0. 5-0.7、錫《0. 15、鎳《0.10、銻《0. 02 、鋅Rem;海亮集團(tuán)的鍛造用無鉛黃銅棒成份為銅58. 0-61. 0、鉛《0. 1、鉍2. 5-3. 5、鐵《0. 15、 鋅尺em;海亮集團(tuán)的機(jī)加工無鉛銅合金成份為銅58.0-61.0、鉛《0. 1、鉍0. 6-1.0、鐵《0. 15、 鋅Rem;韓國大昌L/F無鉛銅合金成份為銅61-62、鉛《0.Q5、鉍0. 6-1.0、鐵《0. 15、鋁5-7、錫《0. 15、鎳《0. 10、銻《0.02、鋅Rem;Starline 1294 LOW Lead:銅61.25-61.75、鉛《0. 05、鉍O. 85-0.95、硅《0. 01、 鐵O. 10-0. 30、鋁O. 35-0.45、錫O. 20-0. 40、鎳O. 15-0. 25、錳《0. 01、銻O. 04-0. 06、鋅 尺sm;.大'源國東HBi59-1:銅57. 5-60、鉛《0.01、 鉍l. 0-2. 5、鐵《0. 05、鋅Rem;ASTMC89540:銅58. 0-64. 0、鉛《0. 10、鉍O. 6-1.2、鐵《0. 50、鋁O. 10-0. 60、錫《 1.2、鎳《1.0、鋅32. 0-38.0 (Se《.10);博威集團(tuán)PWEHSCBRASS:銅55-65、鉛《0. 01、鉍O. 3-1. 5、銻O. 05-2. 2、鋅Rem;博威集團(tuán)PWEHSBRASS:銅55-65、鉛《0. 01、鉍O. 3-2. 0 (Mn or Ni or SiO. 3-1.0) 銻.05-1.5、鋅Rem.在上述已有的合金，主要只注重解決具有替代鉛黃銅的切削性能，使其它性能不理想。 由于合金中含有成份很高的價(jià)格很貴的鉍，生產(chǎn)成本高。且在生產(chǎn)重鑄產(chǎn)品時(shí)，晶粒細(xì)致， 和性能不理想，形狀不美觀。由于水曖衛(wèi)產(chǎn)品大部分都要求拋光電鍍，因此要求產(chǎn)品在電 鍍前必須進(jìn)行磨拋，但上述合金的磨拋性能差，磨拋表面常常會(huì)有夾雜、裂紋、硬質(zhì)點(diǎn)產(chǎn) 生。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種無鉛含量，且鑄造性能、 鍛造性能、機(jī)加磨拋性能、電鍍性能、耐腐蝕性能優(yōu)良，使用壽命長(zhǎng)的，性能好且生產(chǎn)成 本較低的易切削鍛造用無鉛銅合金，。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其特征在于其合金的重量百分比組成為CU:57. 5%-59. 0%、 Fe:O. 05%-0. 2%、 Si :0. 3%-0. 4%、 Bi: 0. 7% 1.2%，余量為鋅和不可避免的 雜質(zhì)，且Pb:《0.05、 Sn:《0.2%、 Ni:《0.2%。本發(fā)明的易切削鍛造用無鉛銅合金材，其制備過程是按化學(xué)成份要求進(jìn)行稱量后，將 紫銅料(含鐵量低于0.3%)，升高溫熔煉使之熔化，因爐底料是含銅量60%左右的黃銅， 加入紫銅料并使熔化以后，爐內(nèi)銅液成份中銅含量上升到70%以上，屬高品位黃銅，其 銅液的噴火溫度較高，如果銅液適當(dāng)保持一定時(shí)間的高溫或噴火狀態(tài)，使銅液中難熔金屬 或金屬化合物能熔化或溶解，其過程可消除黃銅材料中的硬質(zhì)點(diǎn)，為以后鍛造或機(jī)加工磨 拋后電鍍不會(huì)因有硬質(zhì)點(diǎn)而使產(chǎn)品報(bào)廢。經(jīng)以上熔煉工藝后，再加入黃銅邊料，最后加鋅、 加鉛或加入鉍、硅等其它元素，使合金的化學(xué)成份合格。在熔煉生產(chǎn)過程中，注意防止鐵 件物品如攪棍，撈渣勺等過多的接觸熔熔銅水，更不允許有鐵件、鐵塊等難熔金屬掉進(jìn)銅 液中。該合金中鐵成份的控制是一關(guān)鍵技術(shù)，合金中必須有少量的鐵，其作用主要是使結(jié) 晶組織細(xì)化，但鐵在銅液中過多的存在是造成硬質(zhì)點(diǎn)的重要原因。生產(chǎn)時(shí)還要參照一般的 普通黃銅材的生產(chǎn)方法，加入黃銅生產(chǎn)的精煉劑，除渣劑等對(duì)銅液進(jìn)行除氣、除渣，防止 鑄錠或鑄件產(chǎn)生氣孔和夾雜。本發(fā)明的這種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金成份是以銅為基加入鋅、鉍、鐵、硅等主要元素，并嚴(yán)格控制雜質(zhì)成份，生產(chǎn)的鍛造用易切削黃銅合金材，特別適合于水暖、 衛(wèi)浴等行業(yè)中用于生產(chǎn)各種水曖、衛(wèi)浴另部件及器材，其產(chǎn)品外型美觀，結(jié)構(gòu)致密，形狀 清淅，色澤光亮，用它生產(chǎn)的銅合金管、棒材除上述優(yōu)點(diǎn)外，還特別適宜于機(jī)加工如車、 銑、磨拋、焊接、電鍍等，并且具有耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金的重量百分比組成為Cu: 57.5%-59.0%、 Fe:O. 05°/。-0. 2%、 Si:0. 3%_0. 4%、 Bi: 0. 7% 1.2%，余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)，且Pb: 《0.05、 Sn:《0.2%、 Ni:《0.2%。實(shí)施例1一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金的重量百分比組成為Cu:57.80%; Pb:0.04%; Si:O. 31°/。； Bi:O. 71%; Fe:O. 19%; Ni:0.18%; Sn:O. 16%; Zn:余量;產(chǎn)品規(guī)格棒材* 26±0. 1 (mm);狀態(tài)半硬；檢驗(yàn)項(xiàng)目l.表面質(zhì)量無裂紋、碰傷、跳車痕等缺陷，合格；2. 規(guī)格尺寸及公差ct25.98， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 89，合格；4. 化學(xué)成份合格；澆鑄過程銅液的流動(dòng)性好，沒有發(fā)現(xiàn)有硬質(zhì)點(diǎn)等其它缺陷；機(jī)加工時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)出水口有 爛牙的現(xiàn)象；磨拋時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象；電鍍后也沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象。 實(shí)施例2一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金的重量百分比組成為Cu:57.50%; Pb:0.035%; Si:0.3。/。； Bi:0.91%; Fe:0.20%; Ni:O. 19%; Sn:O. 11%; Zn:余量;產(chǎn)品規(guī)格棒材* 35 ±0. 1 (mm);狀態(tài)半硬；檢驗(yàn)項(xiàng)目l.表面質(zhì)量:無裂紋、碰傷、跳車痕等缺陷，合格；2. 規(guī)格尺寸及公差d)35. 03, 合格；3. 硬度布氏硬度HB 105，合格；4. 化學(xué)成份合格；澆鑄過程銅液的流動(dòng)性好，沒有發(fā)現(xiàn)有硬質(zhì)點(diǎn)等其它缺陷；機(jī)加工時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)出水口有 爛牙的現(xiàn)象；磨拋時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象；電鍍后也沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象。 實(shí)施例3一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金的重量百分比組成為Cu:59.01; Pb: 0.025; Si:0.41; Bi:1.21; Fe:0.05; Ni :0. 08; Sn:O. 20; Zn:余量;產(chǎn)品規(guī)格棒材巾30±0. 1 (■);狀態(tài)半硬檢驗(yàn)項(xiàng)目l.表面質(zhì)量:無裂紋、碰傷、跳車痕等缺陷，合格；2. 規(guī)格尺寸及公差4)29.95， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 103，合格；4. 化學(xué)成份合格；澆鑄過程銅液的流動(dòng)性好，沒有發(fā)現(xiàn)有硬質(zhì)點(diǎn)等其它缺陷；機(jī)加工時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)出水口有 爛牙的現(xiàn)象；磨拋時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象；電鍍后也沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象。 實(shí)施例4一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金的重量百分比組成為Cu:58.43; Pb:0.02; Si:0.35; Bi:1.13; Fe:0.08: Ni:0.06; Sn: 0.19; Zn:余量;產(chǎn)品規(guī)格棒材小28±0. 1 (■);狀態(tài)半硬檢驗(yàn)項(xiàng)目l.表面質(zhì)量:無裂紋、碰傷、跳車痕等缺陷，合格；2. 規(guī)格尺寸及公差d)27.98， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 92,合格；4. 化學(xué)成份合格；澆鑄過程銅液的流動(dòng)性好，沒有發(fā)現(xiàn)有硬質(zhì)點(diǎn)等其它缺陷；機(jī)加工時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)出水口有 爛牙的現(xiàn)象；磨拋時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象；電鍍后也沒有發(fā)現(xiàn)材質(zhì)有裂紋的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種易切削鍛造用無鉛銅合金，其特征在于其合金的重量百分比組成為Cu57.5％-59.0％、Fe0.05％-0.2％、Si0.3％-0.4％、Bi0.7％～1.2％，余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)，且Pb≤0.05、Sn≤0.2％、Ni≤0.2％。
全文摘要
一種易切削鍛造用無鉛銅合金，涉及用于水暖、衛(wèi)浴行業(yè)中用于鍛造或直接機(jī)加工生產(chǎn)的各種水曖、衛(wèi)浴零部件及器材用的低鉛黃銅合金管、棒材。其特征在于其合金的重量百分比組成為Cu57.5％-59.0％、Fe0.05％-0.2％、Si0.3％-0.4％、Bi0.7％～1.2％，余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)，且Pb≤0.05、Sn≤0.2％、Ni≤0.2％。本發(fā)明的易切削鍛造用無鉛銅合金，其合金成份是以銅為基加入鋅、鉍、鐵、硅等主要元素，并嚴(yán)格控制雜質(zhì)成份，生產(chǎn)的鍛造用易切削黃銅合金材，特別適合于水暖、衛(wèi)浴行業(yè)中用于生產(chǎn)各種水暖、衛(wèi)浴零部件及器材，其產(chǎn)品外型美觀，結(jié)構(gòu)致密，形狀清淅，色澤光亮，用它生產(chǎn)的銅合金管棒材除上述優(yōu)點(diǎn)外，還特別適宜于機(jī)加工如車、銑、磨拋、焊接、電鍍等，并且具有耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C9/04GK101250641SQ20081008418
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者張偉建, 毛岳山, 糜洪國 申請(qǐng)人:佛山市國鷗銅業(yè)有限公司