[发明专利]环保易切削无铅铜合金材料及加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于铜合金材料技术领域，尤其涉及到一种环保易切削铜合金材料及加工工艺。

背景技术

铅黄铜具有优良的易切削、力学、物理等性能，是广泛使用的一种铜合金，发达国家仅黄铜水管的使用率就高达90％以上。

易切削铅黄铜为两相黄铜，铅以细小颗粒弥散分布于晶内和晶界，铅黄铜废弃物中的铅极易进入土壤，如被焚烧还会进入大气，特别是当铅黄铜用作水龙头、管接头等饮用水管道配件时，铅会在水中物质的作用下浸出而进入水中，因为铅是一种有害元素，可对环境及人体造成严重危害，因而其应用日益受到严格限制。

为了降低铅的有害作用，科研人员对黄铜的腐蚀性能进行了系统研究，并采取了多种措施，如添加锡、镍等合金元素来提高铅黄铜的耐蚀性能，或将可溶性的铅去除等，但这些方法无法从根本上消除铅的有害作用。

随着人们对环境保护的意识越来越高，对外环保材料需要越来越迫切。美日欧等已立法，将逐步禁止在饮用水管道配件、玩具和家用电器等产品中使用含铅铜合金。

铅黄铜被无铅黄铜取代是一个必然趋势，易切削无铅环保铜合金的需求市场将非常大。近年来合金中采用加入铋、锑替代铅组成易切削铜合金来达到环保无铅化目的，但铋资源有限且价格昂贵，美国NSF61对锑的控制也较为严格，锑溶出值标准为0.6μg/L，仅次于对镉的控制，同时锑对人体健康有不利影响，可见锑的应用有局限性，所以开发替代的环保易切削无铅铜合金意义十分重大。

发明内容

为解决上述不足之处，本发明提供了一种环保易切削铜合金材料及加工工艺，该铜合金材料的构成具备有铅黄铜的切削性能，其加工工艺简化，省去了中间退火工序，降低了加工成本。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的环保易切削铜合金材料，其铜合金材料按重量百分比分两组分构成如下：

I、定组分

Zn：30～45；Al：0.05～2.0；Fe≤1.0；B≤0.5；Ti≤0.5；稀土元素RE系中的一种或一种以上的元素≤0.3；Pb≤0.01；Sb≤0.1；不可避免的杂质≤0.3；余量为Cu；

II、不定替换组分

P：0.05～1.6，或是Si：0.05～3.0，或是Mg：0.1～3.0，或是Si+Sn：0.05～3.0+0.05～0.5，或是Si+Sn+Mn：0.05～3.0+0.05～0.5+0.05～0.5；

上述定组分和不定替换组分中各合金总和为百分之百。

所述的环保易切削铜合金加工工艺包含了配料、熔铸、加热、挤压、精整、拉伸、切定尺、退火、检查、包装等常见工序，而其中的配料、拉伸、退火工序中加工工艺分述如下：

一、配料

按重量百分比分别加入Zn30～45、Al0.05～2.0、Fe≤1.0、B≤0.5、Ti≤0.5；稀土元素RE系中的一种或一种以上的元素≤0.3、Pb≤0.01、Sb≤0.1、不可避免的杂质≤0.3、余量为Cu中再加入P0.05～1.6，或加入Si0.05～3.0，或加入Mg0.1～3.0，或加入Si+Sn：0.05～3.0+0.05～0.5，或加入Si+Sn+Mn0.05～3.0+0.05～0.5+0.05～0.5进行配料，配料后熔铸成坯料；

二、拉伸

先对棒坯进行精整，再在拉伸机上进行拉伸，拉伸延伸系数控制在1.05～2.6；

三、退火

采用退火炉对切定尺后的棒材进行消除应力成品退火，退火温度控制在300～400℃。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明的易切削无铅环保铜合金材料具备有铅黄铜的切削性能，实现了无铅化环保目的。

2、本发明与现有加工技术相比省去了中间退火工序，降低了加工成本。

具体实施方式

实施例1

采用拉伸工艺制作产品规格￠10mm的一种环保易切削无铅铜合金棒，其中：

配料：按34％的Zn、1.6％的P、0.8％的Al、0.5％的Fe、0.5％的B、0.3％的Ti、0.3％的稀土元素RE系中的一种元素、0.01％的Pb、0.1％的Sb、0.3％不可避免的杂质、其余为Cu进行配料，配料后熔铸成坯料。

拉伸：采用拉伸机对精整后的棒坯进行拉伸，其延伸系数为1.05。

退火：采用退火炉对切定尺后的棒材进行消除应力成品退火，退火温度为300℃。

实施例2

采用拉伸工艺制作产品规格￠10mm的一种环保易切削无铅铜合金棒，其中：