專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種金屬材料及其制備方法。
技術(shù)背景鉛黃銅具有優(yōu)良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤(rùn)滑等特點(diǎn)，能滿足各種形狀零部件的機(jī)加工，因此含鉛黃銅一度被世界公認(rèn)為重要的基礎(chǔ)材料而廣泛應(yīng)用到民用供水系統(tǒng)的鑄件及其配件、電子、汽車(chē)及機(jī)械制造等領(lǐng)域。鉛在黃銅熔體中的溶解度很大，而在銅中的固溶度幾乎為零，故在鉛黃銅熔體凝固時(shí)，鉛會(huì)沉淀而形成彌散而微細(xì)的鉛顆粒。鉛有較脆而不硬的特點(diǎn)，另一方面，鉛的熔點(diǎn)只有327. 5°C，當(dāng)對(duì)鉛黃銅進(jìn)行切削加工時(shí)產(chǎn)生的升溫會(huì)使鉛顆粒更軟，當(dāng)鉛黃銅被切削時(shí)，這些彌散的軟鉛顆粒相當(dāng)于在黃銅中的一個(gè)空洞，成為應(yīng)力集中源，產(chǎn)生所謂的"切口效應(yīng)"，從而導(dǎo)致切屑易于在此斷裂。另外，在刀頭與切屑的接觸局部因切削加工受熱而瞬間熔化，有助于改變切屑的形狀，并起到潤(rùn)滑刀具的作用，可以使刀頭磨損減少到最低。因此，鉛在易切削黃銅材料的切削加工過(guò)程中起著碎裂切屑、減少粘結(jié)和焊合以及提高切削速度的作用，可大大提高切削加工的效率，并增加刀具的使用壽命。鉛在易切削鉛黃銅中的存在狀態(tài)對(duì)其切削性能有決定性的作用，但在另一方面，其存在狀態(tài)對(duì)鉛黃銅的使用性能卻不利。鉛黃銅零配件報(bào)廢之后，很多小件被作為垃圾遺棄，只有少量被回收利用。廢棄的鉛黃銅與土壤接觸，其所含的鉛在雨水及大氣的長(zhǎng)期作用下，進(jìn)入土壤，從而污染土壤及水源。廢棄鉛黃銅被當(dāng)作垃圾焚燒時(shí)，鉛蒸氣散發(fā)于大氣之中，對(duì)人體產(chǎn)生極大危害，因而其應(yīng)用日益受到嚴(yán)格的限制。鉛即不固溶于銅，也不與銅形成金屬間化合物，而是以單質(zhì)的顆粒形式存在于晶界。在飲用水中的雜質(zhì)及有機(jī)酸等的作用下含鉛銅合金中的鉛以離子的形式緩慢析出，現(xiàn)有的含鉛銅合金很難滿足環(huán)保法令的要求。為了降低鉛的有害作用，科研人員就飲用水對(duì)黃銅的腐蝕機(jī)理及添加元素對(duì)黃銅的腐蝕性影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并采取了多種措施，如添加錫、鎳等合金元素來(lái)提高鉛黃銅的耐蝕性能，或?qū)⒖扇苄缘你U去除然后在除鉛的表面再覆蓋鉻等金屬或采取其它的方法抑制鉛的浸出等。由于黃銅中始終存在著鉛，所以這些方法無(wú)法從根本上消除鉛的有害作用。 無(wú)論從國(guó)內(nèi)外的環(huán)保法律法規(guī)，還是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，對(duì)鉛黃銅再進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)的改進(jìn)已無(wú)價(jià)值，唯有開(kāi)發(fā)代鉛的新型黃銅。人們對(duì)金屬、合金、化合物的研究有一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，對(duì)其特性的認(rèn)識(shí)已相當(dāng)豐富。鉍、銻、鎂、磷、硫等元素加入到黃銅中對(duì)切削性能的改善已取得共識(shí)，國(guó)內(nèi)外都有大量的專(zhuān)利公開(kāi)，如無(wú)鉛易切削黃銅合金材料和它的制造方法，02121991. 5 ;無(wú)鉛易切削黃銅合金，200310109162. 0 ;生態(tài)環(huán)保新型無(wú)鉛易切削低銻鉍黃銅合金及其制造方法，200510050425. 4 ;無(wú)鉛銅合金，200610005689. 2 ;—種無(wú)鉛的易切削鎂鉍黃銅合金，200710098481. 4 ; —種無(wú)鉛易切削鎂硅黃銅2009-2-25200910042723. 7 ;—種鑄造無(wú)鉛易切削黃銅200910044315. 5。必須指出的是，與易切削鉛黃銅相比，目前所有的無(wú)鉛易切削黃銅的切削性能均不理想，同時(shí)還存在著加工性能及使用性能有不同程度下降的現(xiàn)象。尤其在黃銅小型零配件、異型件的加工上，遠(yuǎn)不能滿足科研、生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)其鑄造、切削加工等性能的要求。當(dāng)前迫切需要一種新型的黃銅材料來(lái)滿足黃銅小型件、異型件的加工需求。本發(fā)明正是考慮這一需求而開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于有效解決鉛黃銅污染環(huán)境的問(wèn)題，為電子器件、水暖衛(wèi)浴、鐘表
等領(lǐng)域的小型結(jié)構(gòu)件提供一種低成本的無(wú)鉛易切削黃銅及其制備方法。
本發(fā)明具體內(nèi)容 本發(fā)明黃銅粉中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為銅54.0% _70.0%，鋁0. 3%-0.4%，錳O. 1% -0. 3%，鈰0. 03% -0. 09%，鑭0.01% -0. 03%，其余為鋅。燒結(jié)活化劑為含混合稀土2% _5%的銻粉，混合稀土由質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為鈰75%和鑭25%組成。黃銅粉及燒結(jié)活化劑銻粉粒度《74ym ;二氧化錳粉的粒度《lOym。各種粉末和粘結(jié)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為二氧化錳粉0. 4 % -2. 4% ，燒結(jié)活化劑銻粉2. 2 % -4 % ，粘結(jié)劑硬脂酸鋅1 % ，余量為黃銅粉。 本發(fā)明工藝流程如下 本發(fā)明的無(wú)鉛易切削黃銅采用粉末活化燒結(jié)法生產(chǎn)。各種粉末和粘結(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)比配好二氧化錳粉0. 4% -2. 4%，燒結(jié)活化劑銻粉2. 2% _4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅1%，余量為黃銅粉。行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比10 : 1，混料時(shí)間6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度830-85(TC，燒結(jié)時(shí)間4-6小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后通水冷卻到室溫。
本發(fā)明的原理如下 鋁顯著縮小a相區(qū)，鋁含量高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)Y相，提高合金的強(qiáng)度與硬度，但大幅度降低塑性。在鋁黃銅中，鋁的表面離子化傾向比區(qū)鋅的大，優(yōu)先形成致密而堅(jiān)固的氧化鋁膜，可防止合金的進(jìn)一步氧化。鋁在黃銅中通過(guò)提高其流動(dòng)性來(lái)提高其鑄造性能，但鋁對(duì)提高黃銅的脫鋅能力不利。鋁的價(jià)格便宜，能降低黃銅的成本，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。本發(fā)明鋁含量控制在0. 2% -0. 4% ，能達(dá)到使黃銅的強(qiáng)度、硬度與塑性、抗脫鋅能力以至成本之間的平衡。 銻在銅中的溶解度隨著溫度的下降而急劇減小，在其含量還不到0. 1%時(shí)，就會(huì)形成性脆的Ci^Sb，呈網(wǎng)狀分布于晶界，使黃銅的冷加工性能大幅度下降。由于銻在高溫下在銅中的溶解度較大，因而固溶處理可提高含銻黃銅的冷加工性能。另一方面，添加少量的稀土元素，能使改善Cu2Sb的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，減少其對(duì)黃銅冷加工性能的不利影響。脆性的Cu2Sb顆粒對(duì)斷屑有利，因而銻對(duì)提高黃銅的切削加工能力非常有利。銻還使銅合金產(chǎn)生熱脆性，過(guò)高的銻使黃銅的熱加工性能惡化，不利于熱加工，導(dǎo)致制品的成本提高。在本發(fā)明中，銻粉被用做活化燒結(jié)劑，在燒結(jié)黃銅中的分布形態(tài)具有以下特征在燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生液相，在毛細(xì)管力的作用下沿二氧化錳顆粒及晶界輔開(kāi)，因二氧化錳分隔部分銻形成斷續(xù)的銻顆粒，部分銻固溶進(jìn)入晶內(nèi)，另有部分銻則與銅等合金元素形成金屬間化合物顆粒。本發(fā)明銻含量控制在2. 2% -4. 0%，明顯優(yōu)化了黃銅的切削加工性能，成本非常富有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
錳雖是一個(gè)縮小a相區(qū)的元素，但其作用不明顯，對(duì)黃銅組織的影響也不大。錳對(duì)黃銅有固溶強(qiáng)化作用，并能大大增強(qiáng)黃銅對(duì)海水、氯化物和過(guò)熱蒸汽的抗腐蝕性能。錳黃銅有相當(dāng)好的加工性能。添加錳主要是為了提高合金的耐蝕性能，并利用錳對(duì)黃銅的固溶強(qiáng)化作用。在鑄造工藝中，錳含量不宜過(guò)高，最好控制在0.4%以下，否則更高含量的錳，導(dǎo)致合金硬度增加，而且會(huì)與硅反應(yīng)生成高硬度大塊狀的Mn5Si3化合物，不利于合金的切削加工。本發(fā)明中，黃銅被制備成粉末，即使加入更多的錳也能避免出現(xiàn)大塊狀的Mri5Si3化合物，不會(huì)惡化合金的切削加工性能。本發(fā)明中錳主要是以二氧化錳顆粒形式存在，為切削性能的提高作出主要貢獻(xiàn)。 稀土金屬還可變質(zhì)細(xì)化Y相，使其分布均勻并改善切削性能，降低Y相對(duì)塑性的不良影響；另外它還具有凈化晶界的作用，減少位于晶界上雜質(zhì)的有害影響。但稀土極易氧化，即使添加微量也明顯降低合金的流動(dòng)性。稀土元素是一個(gè)很大的系列，不同的稀土元素在黃銅中的作用效果、成本等明顯不同，如何選取合適的稀土元素，如何選取最優(yōu)的含量，大量工作非常巨大。本發(fā)明優(yōu)化了稀土的含量鈰0.02% -0. 2%，鑭0.001% -0. 1%，達(dá)到
了含量、效果與成本的最佳組合。 二氧化錳是一種兩性氧化物。它是一種常溫下非常穩(wěn)定的黑色或棕色粉末狀固體，為軟錳礦的主要成分。二氧化錳的骨架結(jié)構(gòu)是八面體，氧原子在八面體角頂上，錳原子在八面體中，八面體共棱連接形成單鏈或雙鏈，這些鏈和其它鏈共頂，形成空隙的隧道結(jié)構(gòu)，八面體或成六方密堆積，或成立方密堆積。二氧化錳的這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它也具有較脆、較軟的特點(diǎn)。顆粒細(xì)小的二氧化錳彌散分布在黃銅中，當(dāng)對(duì)黃銅進(jìn)行切削加工時(shí)，能起到斷屑的作用。同時(shí)，顆粒細(xì)小的二氧化錳還能對(duì)切削刀具起到潤(rùn)滑作用，提高切削效率。二氧化錳燒結(jié)黃銅是一種優(yōu)秀的無(wú)鉛易切削黃銅，有著巨大的應(yīng)用前景。
粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，特別是對(duì)小件、異型件的產(chǎn)品。粉末冶金制品中往往會(huì)留下一定的孔隙，而且其孔隙率在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下可以控制。在易切削加工黃銅中保留一定的孔隙度對(duì)力學(xué)性能影響不大，但對(duì)其加工性能卻產(chǎn)生有利的影響，優(yōu)化粉末冶金易切削黃銅中的孔隙率有重要的實(shí)際意義。當(dāng)對(duì)黃銅進(jìn)行切削加工時(shí)，切屑就會(huì)在孔洞處斷開(kāi)。所以孔隙的存在對(duì)提高切削性能是非常有利的。但是如果孔隙過(guò)多，則使黃銅的力學(xué)性能大幅度降低，而對(duì)切削性能的提高作用并不明顯?；罨療Y(jié)是指在燒結(jié)過(guò)程中采用某些物理的或化學(xué)的措施，使燒結(jié)溫度大大降低，燒結(jié)時(shí)間顯著縮短，而燒結(jié)體的性能卻得到改善和提高。用活化燒結(jié)法生產(chǎn)無(wú)鉛易切削黃銅件，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 本發(fā)明提高黃銅的切削加工性能主要有以下三種機(jī)制一是顆粒細(xì)小且較脆、較軟的二氧化錳，在合金中有斷屑作用。當(dāng)對(duì)黃銅進(jìn)行切削加工，在切削刀具的作用下，切屑在二氧化錳處就相當(dāng)于碰到一個(gè)孔洞，在此處會(huì)斷開(kāi)。二是銻在活化燒結(jié)過(guò)程中形成的脆而軟的微顆粒以及與銅等反應(yīng)生成的脆性金屬間化合物顆粒均明顯提高黃銅的切削性能；三是粉末冶金制品中適量的孔隙對(duì)切削加工極為有利，微孔在黃銅制品的切削加工過(guò)程中能起到斷屑作用。可以說(shuō)微孔比其它所有顆粒的斷屑作用都要好得多，切屑在此處受到的阻力幾乎為零。本發(fā)明正是在這三種斷屑機(jī)制的綜合作用下，切削性能得到大幅度的提高。
分別取試樣測(cè)試合金的布氏硬度、切削性能和孔隙率。對(duì)黃銅的切削加工工藝參數(shù)為刀具前角4° ;切削速度1.5mm/min;進(jìn)給量1.5mm/min ;主軸轉(zhuǎn)速600r/min。切削加工時(shí)將所有的切屑收集起來(lái)，然后將切屑過(guò)30目篩，稱(chēng)取所有切屑的質(zhì)量和篩下細(xì)屑的質(zhì)量，計(jì)算細(xì)屑百分比。用阿基米德排水法測(cè)定黃銅的密度，然后根據(jù)理論密度與實(shí)測(cè)密度，計(jì)算黃銅的孔隙率。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 1)實(shí)現(xiàn)了易切削黃銅的無(wú)鉛化，合金成分中不含鉛，對(duì)環(huán)境友好。 2)利用了有效提高黃銅切削性能的銻元素，在二氧化錳、銻和孔隙的多重綜合作用下，合金有優(yōu)異的切削加工性能。 3)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可靠，適合于大規(guī)模批量生產(chǎn)，尤其針對(duì)小件、異型件，生產(chǎn)成本很低。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)54.0X，鋁(Al)0.4%，錳(Mn)O. 1%，鈰(Ce)0.09X，鑭(La)0. 03%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度83(TC，燒結(jié)時(shí)間5小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB95. 3，細(xì)屑百分比為21. 5%，孔隙率為5. 6%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的67%。
實(shí)施例2 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)54.0X，鋁(Al)0.2%，錳(Mn)O. 2%，鈰(Ce)0.09X，鑭(La)0. 03%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度84(TC，燒結(jié)時(shí)間6小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB96. 9，細(xì)屑百分比為22. 6%，孔隙率為5. 4%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的71%。
實(shí)施例3 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)54.0X，鋁(Al)0.4%，錳(Mn)O. 1%，鈰(Ce)0.06X，鑭(La)0. 02%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度83(TC，燒結(jié)時(shí)間6小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB95. 9，細(xì)屑百分比為21. 8%，孔隙率為5. 5%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的68%。
實(shí)施例4 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)54.0X，鋁(A1)0.4X，錳(Mn)O. 1%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉2.2%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比io : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)
間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，
以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度83(TC，燒結(jié)時(shí)間4小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB95. 5，細(xì)屑百分比為20. 9%，孔隙率為5. 6%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的66%。
實(shí)施例5: 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)59X，鋁(A1)0.4X，錳(Mn)O. 3%，鈰(Ce)0.06X，鑭(La)0. 02%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉4%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度84(TC，燒結(jié)時(shí)間4小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB96. 2，細(xì)屑百分比為20. 8%，孔隙率為5. 8%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的70%。
實(shí)施例6 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)59X，鋁(A1)0.3X，錳(Mn)O. 2%，鈰(Ce)0.09X，鑭(La)0. 03%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉4%，余量為黃銅粉末。采用行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，球磨前按粉末總質(zhì)量的10%放入球磨珠，球磨時(shí)間為6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度84(TC，燒結(jié)時(shí)間5小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后快速冷卻到室溫。通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB96. 9，細(xì)屑百分比為22. 5%，孔隙率為5. 8%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的72%。
實(shí)施例7 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)59X，鋁(A1)0.4X，錳(Mn) 0. 1 % ，鈰(Ce) 0. 09% ，鑭(La) 0. 03% ，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉4%，余量為黃銅粉末。采用實(shí)施例5的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB95. l，細(xì)屑百分比為21.2%，孔隙率為5.4X，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的71%。 實(shí)施例8 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)59X，鋁(A1)0.4X，錳(Mn)O. 3%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用實(shí)施例2的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅的布氏硬度為HB95. O，細(xì)屑百分比為21. 0%，孔隙率為5. 5%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l的69%。 實(shí)施例9 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)65X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn)O. 2%，鈰(Ce)0.06X，鑭(La)0. 02%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例1的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB94. 8，細(xì)屑百分比為21. 1%，孔隙率為5. 5%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的68%。 實(shí)施例10 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)65X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn)O. 2%，鈰(Ce)0.09X，鑭(La)0. 03%，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.0%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉4%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例3的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB95. 9，細(xì)屑百分比為21. 4%，孔隙率為5. 7%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的70%。 實(shí)施例11 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)65X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn) 0. 1 % ，鈰(Ce) 0. 06% ，鑭(La) 0. 02% ，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.6%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例2的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB96. O，細(xì)屑百分比為20. 9%，孔隙率為5. 5%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的69%。 實(shí)施例12 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)65X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn)O. 1%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為2.4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例1的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB95. 4，細(xì)屑百分比為21. 4%，孔隙率為5. 6%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的67%。 實(shí)施例13 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)70X，鋁(Al)0.4%， 錳(Mn)O. 3%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為0. 4% ，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 % ，燒結(jié)活化劑銻粉2. 2 % ，余量為黃銅粉 末。采用實(shí)施例1的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛 易切削黃銅的布氏硬度為HB95. 1，細(xì)屑百分比為21. 1%，孔隙率為5.5%，切削性能相當(dāng)于 HPb59-l的66%。
實(shí)施例14 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)70X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn)O. 2%，鈰(Ce)0.06X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例3的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB95. 6，細(xì)屑百分比為21. 6%，孔隙率為5. 7%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的68%。 實(shí)施例15 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)70X，鋁(A1)0.4X，錳 (Mn)O. 3%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.6%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，燒結(jié)活化劑銻粉3%，余量為黃銅粉末。采用 實(shí)施例3的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃 銅的布氏硬度為HB95. 5，細(xì)屑百分比為21. 4%，孔隙率為5. 6%，切削性能相當(dāng)于HPb59-l 的67%。 實(shí)施例16 : 燒結(jié)無(wú)鉛易切削黃銅粉的成分(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))，銅(Cu)70X，鋁(Al)0.4%， 錳(Mn)O. 1%，鈰(Ce)0.03X，鑭(La)0. 01 %，其余為鋅(Zn)。配粉時(shí)二氧化錳粉的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為2. 4% ，粘結(jié)劑硬脂酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 % ，燒結(jié)活化劑銻粉2. 2 % ，余量為黃銅粉 末。采用實(shí)施例1的工藝，通過(guò)布氏硬度實(shí)驗(yàn)、密度測(cè)定實(shí)驗(yàn)、切削實(shí)驗(yàn)對(duì)比，該燒結(jié)無(wú)鉛 易切削黃銅的布氏硬度為HB94. 8，細(xì)屑百分比為20. 7%，孔隙率為5. 3%，切削性能相當(dāng)于 HPb59-l的65%。
權(quán)利要求
一種二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅，其特征在于各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為銅48.0％-70.0％，鋁0.2％-0.4％，銻2.2％-4.0％，錳0.4％-2.7％，鈰0.02％-0.2％，鑭0.001％-0.1％，其余為鋅及總量不大于0.05％的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅，其特征在于所述錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% -2. 2%，銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.4% -3.8%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅，其特征在于所述錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 6% -1. 8%，銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 6% -3. 5%。
4. 一種二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅的制備方法，其特征在于各種粉末和粘結(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)比配好二氧化錳粉0.4% _2.4%，燒結(jié)活化劑銻粉2.2% -4%，粘結(jié)劑硬脂酸鋅1%，余量為黃銅粉，黃銅粉中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為銅54.0% -70.0%，鋁0. 3% -0. 4%，錳0. 1% -0. 3%，鈰0. 03% -0. 09%，鑭0. 01% -0. 03%，其余為鋅，行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比IO : 1，混料時(shí)間6小時(shí)，混粉后立即壓制，燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑，燒結(jié)溫度830-85(TC，燒結(jié)時(shí)間4-6小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氫氣氛，燒結(jié)完后通水冷卻到室溫。
全文摘要
一種二氧化錳無(wú)鉛易切削黃銅及其制備方法，本發(fā)明黃銅中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為銅48.0％-70.0％，鋁0.2％-0.4％，銻2.2％-4.0％，錳0.4％-2.7％，鈰0.02％-0.2％，鑭0.001％-0.1％，其余為鋅及總量不大于0.05％的雜質(zhì)。各種粉末和粘結(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)比配好二氧化錳粉0.4％-2.4％，燒結(jié)活化劑銻粉2％-4％，粘結(jié)劑硬脂酸鋅1％，余量為黃銅粉末。行星式球磨架混粉，料球質(zhì)量比10∶1，混料時(shí)間6小時(shí)，混粉后立即壓制。燒結(jié)工藝為從室溫開(kāi)始加熱至燒結(jié)溫度，加熱時(shí)間5小時(shí)，以便充分去除粘結(jié)劑。燒結(jié)溫度830-850℃，燒結(jié)時(shí)間4-6小時(shí)。燒結(jié)氣氛為氫氣氛。燒結(jié)完后通水冷卻到室溫。本發(fā)明合金成分中不含鉛，對(duì)環(huán)境友好，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，適合于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101709406SQ20091022700
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者章四琪, 胡振青, 許傳凱, 黃勁松 申請(qǐng)人:路達(dá)(廈門(mén))工業(yè)有限公司