[发明专利]一种耐脱锌腐蚀的低锑铝黄铜合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂黄铜合金，尤其涉及一种具有优异的耐脱锌腐蚀性能、卫生安全性能、优良的机械性能、冷热成型性能和切削性能以及可抛光电镀性能的低锑铝黄铜合金及其制造方法，它特别适用于饮用水供水系统和卫生洁具、管道、铸件、阀件、连接件、五金装饰、电子电讯、家用电气以及机械制造业中的部件制造等领域，它是一种有利于生态环境的金属材料。

背景技术

复杂黄铜是具有较高的强度和优良冷热成型性能的低成本材料，被广泛地应用于五金、汽车交通、饮用水工程、供水系统及舰船、电子电讯、耐磨耐压的机器制造等领域。但是，随着国际铜资源日趋紧缺的趋势，世界各国都在力求使铜产品和制品向低成本减量化、小型化、多功能化、无危害化方向发展，人们对复杂黄铜在保证低成本的前提下，既要具有其优良的机械性能和冷热成型性能的同时，又要具有耐脱锌性能和切削性能，特别是在饮用水工程使用时还要具有无危害化的卫生安全性能，以提升生态环境和人类健康的保障水平。

目前国际正在实施EHS计划(E环保、H健康、S安全)世界各国铜加工企业都正在研发一些无危害的无铅黄铜和复杂黄铜，特别是耐脱锌腐蚀的无危害化的新型黄铜合金。

近几年来，国内外耐脱锌的复杂黄铜，分别是采用以稀土元素、砷加入黄铜合金中，形成耐脱锌的复杂黄铜，虽然提高了复杂黄铜的机械性能、成型性能和耐脱锌腐蚀的性能，但也有一定的缺点，甚至还不能充分满足人类健康和生态环境的新要求，例如：日本专利JP56-29643《耐腐蚀快削黄铜》，该合金为铜-锌-稀土系黄铜合金，其特征在于含有8～43wt％的锌、0.05～2wt％稀土元素，并可选择镁、铝、铁、锡、磷、硅、砷、锑中的一种或二种以上元素的总和为0.01～2wt％，余量为铜。虽然能提高耐脱锌腐蚀性能，但其铸造过程中稀土元素加入0.05％以上时，操作较复杂，而且在连续规模化生产中，稀土元素的含量稳定性较差，成本较高，甚至会影响铸造性能。采用加砷的黄铜合金，也能提高黄铜的耐脱锌性能，但在熔铸过程中易造成环境污染，甚至会给人类健康造成危害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种具有优异的耐脱锌性能、卫生安全性能和优良的切削性能、冷热成型性能、机械性能，并且环保的低锑铝黄铜合金。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种制造上述低锑铝黄铜合金的方法。

本发明是通过提供具有如下各种合金元素组成的低锑铝黄铜合金而实现的：

本发明耐脱锌腐蚀的低锑铝黄铜合金的组成为：铜：58.8～63wt％、铝：0.25～0.65wt％、锑：0.105～0.35wt％、铅：0.03～0.25wt％、其它元素：0.04～1.5wt％、其余为锌和不可避免的杂质；并且(铜+锌+铝+锑+铅)wt％>98.2wt％；所述的其它元素是选自硼、锡、磷、镍、铋、铁中的至少一种元素。

优选地，所述的合金组成中铜的含量为59.2～63wt％、铝的含量为：0.3～0.65％、锑的含量为：0.105～0.28wt％、铅的含量为：0.04～0.24wt％、其它元素含量为：0.05～1.4wt％。

在合金组成中含镍的情况下，镍的优选含量为：0.1～0.4wt％。

在合金组成中含硼的情况下，硼的优选含量为：0.0002～0.03wt％。

本发明制备低锑铝黄铜合金的方法是：采用合金化处理和覆盖剂保护去渣净化的方法熔炼低锑铝黄铜合金，在1010～1040℃温度下连续铸造成黄铜铸锭，在680～740℃温度下进行热加工，然后进行加工率8～30％的冷加工，中间热处理在450～650℃温度下退火，最终成品加工率为6～25％，并进行成品在低于380℃温度下的消除应力退火。

所述的低锑铝黄铜合金利用铝在黄铜中铝的表面离子化倾向比锌大，而且可优先形成致密的氧化铝保护膜，防止进一步氧化和脱锌，特别是在有微量的锑加入时会形成均匀坚固的保护膜的特点，使本黄铜合金达到了象在黄铜合金中加砷加硼一样的耐脱锌效果。使本合金不仅具有优异的耐脱锌性能、卫生安全性能，而且具有优良的机械性能和冷热成型性能、切削性能。

锌在黄铜合金中，当锌含量≤35wt％时，不易脱锌、切削性能差，当锌含量>35wt％时，不仅能提高黄铜合金的强度，而且还能提高切削性能，但易造成脱锌，因而需添加入一定的耐脱锌元素来提高其耐脱锌腐蚀的性能。