專利名稱：一種新型無鉛銅基合金管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金管材領(lǐng)域，具體涉及一種新型無鉛銅基合金管及其制備方法。
背景技術(shù)：
鉛黃銅具有優(yōu)良的冷加工性能和切削性，加之良好的機(jī)械物理性能，價(jià)格又低廉，而被廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、電子、電器、日用五金、供應(yīng)水系統(tǒng)等行業(yè)。然而鉛及其化合物是嚴(yán)重危害人類壽命與自然環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)之一，合金中的鉛在使用過程中極易從基體中侵出或脫出，工業(yè)廢品中的鉛則滲入地下水系統(tǒng)，以及各種形式的鉛通過各種途徑進(jìn)入動物或人的食物鏈，危害人類健康，影響環(huán)境。美國、日本、歐盟及各國都提出了相應(yīng)的限制和禁止規(guī)定，自2006年7月I日起，出口這些國家和地區(qū)的電子電器產(chǎn)品和水暖、五金器材均應(yīng)達(dá)到所要求鉛含量。故開發(fā)無鉛黃銅及其制品成為了當(dāng)今金屬材料行業(yè)所面臨的重大課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型無鉛銅基合金管及其制備方法，在不提高成本的基礎(chǔ)上既滿足無鉛環(huán)保性能的要求，又能保證材料在應(yīng)用中符合對切削性能及機(jī)械物理性能的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量71-73%的銅，占合金管總重量0.5-1.5%的鉍，占合金管總重量2-3%的鋁，占合金管總重量
0.5-1.0%的錫，占合金管總重量0.5-1.0%的磷，余量為鋅。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，提供一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量71%的銅，占合金管總重量1.5%的鉍，占合金管總重量2%的鋁，占合金管總重量1.0%的錫，占合金管總重量0.5%的磷,余量為鋅。作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選，提供一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量73%的銅，占合金管總重量0.5%的鉍，占合金管總重量3%的鋁，占合金管總重量0.5%的錫，占合金管總重量1.0%的磷,余量為鋅。作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選，提供一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量72%的銅，占合金管總重量0.8%的鉍，占合金管總重量2.7%的鋁，占合金管總重量0.6%的錫，占合金管總重量0.7%的磷,余量為鋅。進(jìn)一步地，在上述新型無鉛銅基合金管中，所述銅優(yōu)選為電解銅。本發(fā)明還提供的一種新型無鉛銅基合金管制備方法，包括如下步驟:I)按照配比將銅、鉍、鋁、錫、磷和鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1200_1250°C，待完全熔化后保溫至1150°C ;2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬螅谄渖厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm，并進(jìn)行保溫；
3)保溫1-1.5小時(shí)后，用光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行成分檢驗(yàn)，確定其合金成分在規(guī)定的范圍之內(nèi)；4)重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，并采用水平連鑄方法鑄造成外徑為140mm,內(nèi)徑為80mm,長度為500mm的毛還合金管；5)用光錠機(jī)對毛坯合金管進(jìn)行表面加工，加工為外徑為135mm，內(nèi)徑為85mm，長度為500mm的合金管；6)退火，用箱式退火爐對合金管進(jìn)行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時(shí)間為1-1.5小時(shí)；7)擠壓，采用雙動擠壓機(jī)擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C,擠壓速度為2mm/s,擠壓后合金管外徑為100mm,內(nèi)徑90mm ；8 )車削與切割，將擠壓后的合金管用車床進(jìn)行表面車削處理，使其外徑為95mm，用高精度切割機(jī)將合金管切割為長度為500mm的成品；9)兩端去毛刺后包裝入庫。進(jìn)一步地，所述步驟3)中的成分檢驗(yàn)次數(shù)優(yōu)選為三次。進(jìn)一步地，所述步驟3)中的光譜儀優(yōu)選使用斯派克直讀光譜儀。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用鉍、鋁、錫、磷等多種元素添加到銅與鋅中，利用在熔煉過程中的金屬元素之間的相互作用使新的合金管能夠取代含鉛的黃銅管。在不提高成本的基礎(chǔ)上，既滿足了無鉛環(huán)保性能的要求，又能保證材料在應(yīng)用中符合對切削性能及機(jī)械物理性能的要求。`
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1—種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量71%的電解銅，占合金管總重量1.5%的秘，占合金管總重量2%的招，占合金管總重量1.0%的錫，占合金管總重量0.5%的磷,余量為鋅。按照上述配比將電解銅、鉍、鋁、錫、磷、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1200_1250°C完全熔化后保溫至1150°C ;然后用特制石墨工具，如石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，并在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為10-15cm，并進(jìn)行保溫；保溫1-1.5小時(shí)后，用德國進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行三次成分檢驗(yàn)，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；檢測后，將合金液體重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為140mm土 1mm,內(nèi)徑為80mm土 1mm,長度為500mm土 Imm的毛還合金管材；用光錠機(jī)對毛還合金管進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔外徑為135mm±lmm,內(nèi)徑為85mm±lmm,長度為500mm±lmm的合金管；進(jìn)行退火處理，用箱式退火爐對表面車加工后的合金管進(jìn)行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時(shí)間為1-1.5小時(shí)；之后采用2000噸雙動擠壓機(jī)擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C，擠壓速度V=2mm/s，擠壓后合金管的外徑為100mm±lmm,內(nèi)徑為90mm±lmm ;最后車削及切割，即將擠壓而成的合金管材用高精度車床進(jìn)行表面車削處理，使其成為直徑是95mm± Imm;用高精度切割機(jī)將管材切割成長度為500mm±lmm的成品,兩端去毛刺后包裝入庫。與現(xiàn)有的含鉛銅合金管相比，切削性能好，加工成材率高，耐磨性好，且制備工藝簡單，成本低，不會對環(huán)境造成污染。實(shí)施例2一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量73%的電解銅，占合金管總重量0.5%的鉍，占合金管總重量3%的鋁，占合金管總重量0.5%的錫，占合金管總重量1.0%的磷,余量為鋅。按照上述配比將電解銅、鉍、鋁、錫、磷、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1200_1250°C完全熔化后保溫至1150°C ;然后用特制石墨工具，如石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬螅⒃谄渖厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為10-15cm，并進(jìn)行保溫；保溫1-1.5小時(shí)后，用德國進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行三次成分檢驗(yàn)，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；檢測后，將合金液體重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為140mm土 1mm,內(nèi)徑為80mm土 1mm,長度為500mm土 Imm的毛還合金管材；用光錠機(jī)對毛還合金管進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔外徑為135mm±lmm,內(nèi)徑為85mm±lmm,長度為500mm±lmm的合金管；進(jìn)行退火處理，用箱式退火爐對表面車加工后的合金管進(jìn)行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時(shí)間為1-1.5小時(shí)；之后采用2000噸雙動擠壓機(jī)擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C，擠壓速度V=2mm/s，擠壓后合金管的外徑為IOOmm土 1mm,內(nèi)徑為90mm土 Imm ;最后車削及切割，即將擠壓而成的合金管材用高精度車床進(jìn)行表面車削處理，使其成為直徑是95mm土 Imm ;用高精度切割機(jī)將管材切割成長度為500mm±lmm的成品,兩端去毛刺后包裝入庫。與現(xiàn)有的含鉛銅合 金管相比，切削性能好，加工成材率高，耐磨性好，且制備工藝簡單，成本低，不會對環(huán)境造成污染。實(shí)施例3一種新型無鉛銅基合金管，由以下組份組成:占合金管總重量72%的電解銅，占合金管總重量0.8%的秘，占合金管總重量2.7%的招，占合金管總重量0.6%的錫，占合金管總重量0.7%的磷,余量為鋅。按照上述配比將電解銅、鉍、鋁、錫、磷、鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1200_1250°C完全熔化后保溫至1150°C ;然后用特制石墨工具，如石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬?，并在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，且該高純度鱗片狀石墨粉的厚度約為10-15cm，并進(jìn)行保溫；保溫1-1.5小時(shí)后，用德國進(jìn)口斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行三次成分檢驗(yàn)，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；檢測后，將合金液體重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，采用水平連鑄方法鑄造成外徑為140mm±lmm,內(nèi)徑為80mm±lmm,長度為500mm±lmm的毛還合金管材；用光錠機(jī)對毛還合金管進(jìn)行表面加工，加工為表面光潔外徑為135mm±lmm,內(nèi)徑為85mm±lmm,長度為500mm±lmm的合金管；進(jìn)行退火處理，用箱式退火爐對表面車加工后的合金管進(jìn)行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時(shí)間為1-1.5小時(shí)；之后采用2000噸雙動擠壓機(jī)擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C，擠壓速度V=2mm/s，擠壓后合金管的外徑為100mm±lmm,內(nèi)徑為90mm±lmm ;最后車削及切割，即將擠壓而成的合金管材用高精度車床進(jìn)行表面車削處理，使其成為直徑是95mm± Imm;用高精度切割機(jī)將管材切割成長度為500mm±lmm的成品,兩端去毛刺后包裝入庫。與現(xiàn)有的含鉛銅合金管相比，切削性能好，加工成材率高，耐磨性好，且制備工藝簡單，成本低，不會對環(huán)境造成污染。上述實(shí)施例提供的新型無鉛銅基合金管及現(xiàn)有含鉛銅合金管的機(jī)械性能如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量71-73%的銅，占合金管總重量0.5-1.5%的鉍，占合金管總重量2-3%的鋁，占合金管總重量0.5-1.0%的錫，占合金管總重量0.5-1.0%的磷，余量為鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量71%的銅，占合金管總重量1.5%的鉍，占合金管總重量2%的鋁，占合金管總重量1.0%的錫，占合金管總重量0.5%的磷,余量為鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量73%的銅，占合金管總重量0.5%的鉍，占合金管總重量3%的鋁，占合金管總重量0.5%的錫，占合金管總重量1.0%的磷,余量為鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，由以下組份組成:占合金管總重量72%的銅，占合金管總重量0.8%的鉍，占合金管總重量2.7%的鋁，占合金管總重量0.6%的錫，占合金管總重量0.7%的磷,余量為鋅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的新型無鉛銅基合金管，其特征在于，所述銅為電解銅。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的新型無鉛銅基合金管的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)按照配比將銅、鉍、鋁、錫、磷和鋅置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1200-1250°C，待完全熔化后保溫至1150 C ； 2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分?jǐn)嚢韬螅谄渖厦娓采w高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度為10-15cm，并進(jìn)行保溫； 3)保溫1-1.5小時(shí)后，用光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進(jìn)行成分檢驗(yàn)，確定其合金成分在規(guī)定的范圍之內(nèi)； 4)重新升溫至1300°C，開啟工頻電爐的振動裝置，并采用水平連鑄方法鑄造成外徑為140mm,內(nèi)徑為80mm,長度為500mm的毛還合金管； 5)用光錠機(jī)對毛坯合金管進(jìn)行表面加工，加工為外徑為135mm，內(nèi)徑為85mm，長度為500mm的合金管； 6)退火，用箱式退火爐對合金管進(jìn)行退火處理，且退火溫度為100-150°C，退火時(shí)間為1-1.5小時(shí)； 7)擠壓，采用雙動擠壓機(jī)擠壓，且合金錠的加熱溫度為200-250°C，擠壓溫度為300°C，擠壓速度為2mm/s,擠壓后合金管外徑為100mm,內(nèi)徑90mm ； 8 )車削與切割，將擠壓后的合金管用車床進(jìn)行表面車削處理，使其外徑為95mm，用高精度切割機(jī)將合金管切割為長度為500mm的成品； 9)兩端去毛刺后包裝入庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型無鉛銅基合金管的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中的成分檢驗(yàn)次數(shù)為三次。
8.根據(jù)權(quán)利要求6 所述的新型無鉛銅基合金管的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中的光譜儀為斯派克直讀光譜儀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型無鉛銅基合金管及其制備方法，該合金管由以下組份組成占合金管總重量71-73%的銅，占合金管總重量0.5-1.5%的鉍，占合金管總重量2-3%的鋁，占合金管總重量0.5-1.0%的錫，占合金管總重量0.5-1.0%的磷，余量為鋅。本發(fā)明采用鉍﹑鋁﹑錫﹑磷等多種元素添加到銅與鋅中，利用在熔煉過程中的金屬元素之間的相互作用使新的合金能夠取代含鉛的黃銅管。在不提高成本的基礎(chǔ)上，既滿足了無鉛環(huán)保性能的要求，又能保證材料在應(yīng)用中符合對切削性能及機(jī)械物理性能的要求。
文檔編號C22C9/04GK103194641SQ20131012323
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者陸海榮, 孫飛, 趙勇 申請人:蘇州天兼金屬新材料有限公司