本發(fā)明涉及冶金材料，尤其涉及一種黃銅合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、黃銅，作為一種銅和鋅的合金，因其美觀的外觀和卓越的物理化學(xué)性能，在工業(yè)和裝飾領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的銅鋅二元黃銅雖然具有良好的綜合性能，但其加工性能不足，限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。為了改善這一缺陷，通常在黃銅中加入少量的鉛以提升其機(jī)加工性能。然而，鉛是一種有毒的重金屬，對(duì)人體和環(huán)境都有潛在的危害。因此，隨著人們對(duì)健康和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，含鉛黃銅的使用受到了越來越多的限制。許多國家和地區(qū)已經(jīng)開始制定法律和法規(guī)，限制或禁止在工業(yè)產(chǎn)品中使用鉛，尤其是在那些與人體直接接觸的產(chǎn)品中。

2、在無鉛化的趨勢下，市場上出現(xiàn)了一些無鉛黃銅產(chǎn)品，如普通的無鉛黃銅(h59、h62、h65系列)和特殊無鉛黃銅(如c46500錫黃銅和cw511l砷黃銅)。盡管這些無鉛黃銅在一定程度上滿足了環(huán)保要求，但它們的應(yīng)用仍然受到限制。主要問題包括較差的機(jī)加工性能和較低的耐磨性能，以及在脫鋅腐蝕方面的脆弱性。在對(duì)現(xiàn)有無鉛黃銅材料進(jìn)行比較后，發(fā)現(xiàn)砷黃銅在耐脫鋅腐蝕性能方面表現(xiàn)最佳，但其機(jī)加工性能和耐磨性能仍有待提高。

3、隨著無鉛化要求的不斷深入，家居衛(wèi)浴、電子機(jī)械等領(lǐng)域?qū)o鉛黃銅的需求日益增長。這要求材料科學(xué)家和工程師開發(fā)出新的黃銅合金及其制備方法，以滿足市場對(duì)高性能黃銅的需求。新的黃銅合金需要在保持黃銅優(yōu)良物理化學(xué)性能的同時(shí)，具備良好的機(jī)加工性能、耐磨性能和耐腐蝕性能，特別是抗脫鋅腐蝕的能力。

4、因此，亟需一種黃銅合金及其制備方法，以解決現(xiàn)有黃銅合金在加工性能、耐磨性能和耐腐蝕性能方面的不足，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求和市場需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種黃銅合金及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面是提供一種黃銅合金，包括：c：0.05％≤mc≤1％、cu：61.5％≤mcu≤63.5％、as：0.02％≤mas≤0.15％、sb：0.02％≤msb≤0.1％、i：0.02％≤mi≤0.1％、zn、以及不可避免的雜質(zhì)；

4、其中，mc表示所述c于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，mcu表示所述cu于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，mas表示所述as于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，msb表示所述sb于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，mi表示所述i于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，所述zn與所述雜質(zhì)為所述黃銅合金中的余量組分；

5、且，所述黃銅合金包括：基體相和第二相；

6、其中，所述基體相包括：α相、孤島狀的β相、以及等軸晶體狀的β’相，且所述β相與所述β’相被所述α相分割；

7、其中，所述第二相包括：c相、bn、以及bal2，且所述c相均勻地分布于所述基體相中。

8、本發(fā)明通過引入砷元素、銻元素、以及碘元素，能夠提高材料的電極電位，有效地抑制cu2+的形成，阻止α相發(fā)生電化學(xué)腐蝕，并在α相的表面形成的as2o3、sb2o3和i2o3提供保護(hù)，實(shí)現(xiàn)更好的耐腐蝕性能。

9、as+cu2+→as3++cu+

10、sb+cu2+→sb3++cu+

11、i+cu2+→i3++cu+

12、本發(fā)明的α相會(huì)從表面析出β相，β相又會(huì)分解為孤立的等軸晶體狀的β’相，同時(shí)，β相與β’相被α相分割，從而阻斷了腐蝕通道，以消除不穩(wěn)定的β相的腐蝕影響，提高合金的耐腐蝕性能。

13、α+β→β→β+β’→α+β+β’

14、本發(fā)明的c相均勻地分布于所述基體相中，在切削過程中起到了潤滑和斷屑的作用；而，bn與bal2的形成，則促進(jìn)了非均勻形核，增加了晶粒數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)了晶粒的細(xì)化，并且由于晶粒組織的致密性，阻斷了可能的腐蝕通道，提高了合金的潤滑和耐磨性能。

15、優(yōu)選地，所述雜質(zhì)包括：fe：mfe<0.1％、以及pb：mpb<0.2％；

16、其中，mfe表示所述fe于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比，mpb表示所述pb于所述黃銅合金中的質(zhì)量百分比。

17、優(yōu)選地，所述c相的粒徑為1nm-200nm。

18、本發(fā)明的c于黃銅合金中的質(zhì)量百分比被控制于0.05％-1％的范圍之內(nèi)，c相的粒徑被控制于1nm-200nm的范圍之內(nèi)，以確保合金的韌性和延伸率。

19、本發(fā)明的第二方面是提供一種如前所述黃銅合金的制備方法，步驟包括：

20、將原料、石墨烯銅合金、以及細(xì)化劑進(jìn)行熔煉處理后，對(duì)物料依次進(jìn)行鑄造處理、單孔擠壓處理、以及延伸處理或拉拔處理，即得所述黃銅合金。

21、優(yōu)選地，步驟包括：

22、步驟一、將加工回料、石墨烯銅合金、銅末、砷錠、銻錠、以及碘化銅進(jìn)行熔化處理后，對(duì)物料進(jìn)行撈渣處理；

23、步驟二、對(duì)物料進(jìn)行取樣，并對(duì)取樣的樣品進(jìn)行成分測試，判斷所述樣品是否滿足：

24、mfe<0.1％，61.5％≤mcu≤63.5％，0.02％≤mas≤0.15％，0.02％≤msb≤0.1％，0.02％≤mi

25、≤0.1％，mpb<0.2％；

26、若不滿足，則補(bǔ)加相應(yīng)的物料，并返回所述步驟一；

27、若滿足，則進(jìn)入步驟三；

28、步驟三、加入精煉劑，并對(duì)物料進(jìn)行精煉處理；加入細(xì)化劑，并對(duì)物料進(jìn)行細(xì)化處理；

29、步驟四、對(duì)物料依次進(jìn)行鑄造處理、單孔擠壓處理、以及延伸處理或拉拔處理，即得所述黃銅合金。

30、本發(fā)明的石墨烯銅合金用于形成前述的c相。

31、優(yōu)選地，所述石墨烯銅合金中石墨烯的質(zhì)量百分比為0.01％-2％。

32、優(yōu)選地，所述細(xì)化劑包括：氯化銨、硼砂、碳酸銨、以及氟硼酸鉀。

33、本發(fā)明的細(xì)化劑用于形成前述的bn與前述的bal2。

34、nh4cl+na2b4o7·10h2o+(nh4)2co3→bn+nacl+b2o3+h2o+co2

35、kbf4+al→kalf4+bal2

36、優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述細(xì)化劑包括：10％-50％的氯化銨、30％-50％的硼砂、10％-50％的碳酸銨、以及5％-20％的氟硼酸鉀。

37、優(yōu)選地，所述單孔擠壓處理的擠壓比為25-350。

38、本發(fā)明的單孔擠壓用于形成前述的β’相。

39、優(yōu)選地，所述單孔擠壓處理中采用的冷卻水槽包括：槽體、以及傾斜地設(shè)置于所述槽體的內(nèi)部的水流均布板；其中，

40、所述槽體的底端開設(shè)有進(jìn)水口，所述槽體的頂端開設(shè)有出水口，所述槽體靠近所述出水口的一側(cè)開設(shè)有與單孔擠壓機(jī)連接的槽口；

41、其中，所述進(jìn)水口與所述出水口分別設(shè)置于所述主體的兩側(cè)，所述槽口上設(shè)置有水封環(huán)；

42、所述水流均布板為均勻地開設(shè)有若干通孔的板狀結(jié)構(gòu)，所述水流均布板將所述槽體的內(nèi)部分隔為第一腔體與第二腔體；

43、其中，所述第一腔體的體積與所述第二腔體的體積相同，所述進(jìn)水口與所述第一腔體連通，所述第一腔體與所述第二腔體通過若干所述通孔連通，所述第二腔體與所述出水口連通；

44、所述單孔擠壓機(jī)獲得的黃銅合金棒材經(jīng)所述槽口進(jìn)入所述第二腔體以進(jìn)行冷卻。

45、本發(fā)明的水流均布板能夠使冷卻水槽的槽體內(nèi)冷卻水的溫度趨于一致，以提高黃銅合金棒材的性能的穩(wěn)定性。

46、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

47、本發(fā)明的黃銅合金中pb的質(zhì)量百分比低于0.2％，且在加工性能、耐腐蝕性和耐磨性能方面均表現(xiàn)出色，滿足了當(dāng)前市場對(duì)無鉛環(huán)保材料的需求。