[发明专利]无铅易切削镁黄铜合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁黄铜合金，尤其是涉及一种适用于供水系统零部件的无铅易切削镁黄铜合金。

背景技术

切削性能优良的铅黄铜合金常用的有HPb59-1，C3601、C3604、C3711等，这些合金是通过添加1.0-3.7％(重量)的铅来保证切削性能的。

含铅黄铜合金，因其具有优良的切削性能、加工成型性能、生产成本低，现在仍作为许多制品的结构材料而被广泛使用。但铅黄铜合金在熔炼和铸造过程中产生的铅蒸汽，在切削加工和磨削加工过程中产生的含铅粉尘，对环境和人体非常有害，尤其是用于饮用水供给系统的水龙头、阀体和套管，铅会被浸出，用于儿童玩具零件因经常触摸，则危害更大更广泛。铅对环境的污染、对人体的危害问题，已引起人们的高度关注，许多国家相继制定了法令，严格限制含铅材料的应用。为应对这一挑战，冶金工作者和铜材生产商，积极研究和开发无铅易切削黄铜合金材料。有的以硅代铅，结果因铜含量较高，切削性无明显改善而缺乏竞争力。无铅易切削黄铜合金研究开发较成功的是以铋代铅的铋黄铜合金，美国已研究开发出数种高锌和低锌的铋黄铜，已登记了正式牌号。这些黄铜合金中除添加了昂贵的铋外，还添加了昂贵的锡、镍和硒，它们的切削性相当于85-97％的铅黄铜合金的切削性能，但生产成本远远高于铅黄铜合金，在市场中也缺乏竞争力；日本、中国也研究开发出铋黄铜合金，并申请了专利。鉴于铋昂贵、资源稀少，铋黄铜冷热加工成型性能不尽人意，因而以铋代铅终非长久之计。以锑代铅的易切削锑黄铜，已获国内和美国的专利授予权，实现棒材和线材的商品化生产。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，特别是铅对环境的污染问题，本发明的目的是提供一种镁黄铜合金，该合金解决了现有技术的上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种具有优异的切削性能、铸造性能、冷热加工成型性能、耐腐蚀性能，并且对环境无污染的无铅镁黄铜合金。

本发明的再一个目的是提供一种特别适用于供水系统零部件的无铅易切削镁黄铜合金。

本发明的再一个目的是提供一种镁黄铜合金的制备方法。

本发明的目的由下述途径来达到。

本发明提供了一种无铅易切削镁黄铜合金，其组成为：56.0～64.0(重量％)铜，0.6～2.5(重量％)镁0.15～0.4(重量％)磷，0.002～0.9(重量％)的至少二种选自铝、硅、锑、锡、稀土元素、钛和硼中的其它元素，余量为锌和杂质。

本发明以(α+β)两相黄铜为基础，利用镁与铜形成的脆性金属间化合物Cu₂Mg，保证合金具有优良的切削性能。

本发明中，磷为重要的合金元素，能够提高合金的抗脱锌腐性能，改善合金的铸造性能和焊接性能，同时磷与铜形成的金属间化合物Cu₃P对易切削性起补充作用，磷含量小于0.1重量％，对镁黄铜切削性能的贡献不明显。因此，合金中磷的含量优选为0.15～0.3(重量％)，更优选为0.2～0.29(重量％)，其含量最好为0.26～0.28(重量％)。

本发明的合金呈多元合金化，晶粒细化，使Cu₂Mg和少量的Cu₃P呈细少颗粒状弥散均匀分布于晶内和晶界，降低化合物对冷塑性的不利影响。

在现有技术的普通黄铜中通常添加微量镁(小于0.01重量％)只是为脱氧和细化晶粒，添加微量磷(0.003～0.006重量％)只是为了脱氧，有意残留微量磷还是为了脱氧而改善黄铜焊接性能。但在本发明的合金中，镁和磷的含量远远高于现有技术中的上述添加量，而且合金具有优良的综合性能，该合金实为一种无铅高磷的镁黄铜新型合金。