[发明专利]一种易切削镁钙黄铜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄铜及其制备方法，尤其涉及到一种具有优异的切削性能、机械性能和耐腐蚀性能的绿色环保无铅易切削镁钙黄铜合金及其制备方法。

背景技术

铅黄铜具有优良的易切削、力学、物理等性能，是广泛应用的一种铜合金，发达国家仅黄铜水管的使用率就高达90％以上，然而铅是一种对环境和人体危害作用巨大的元素，在铅黄铜中铅以游离态单质方式存在，并随着铅黄铜的腐蚀而进入水中，因此在工业生产中必须严格控制各种产品的铅含量。目前无铅黄铜的替代研究主要有铋黄铜和锑黄铜，但国内对铋、锑黄铜的研究尚未形成自主知识产权。

发明内容

本发明所要解决的第一技术问题是提供一种具有优异的切削性能、耐腐蚀性能、热加工性能和机械性能且对环境无污染的易切削镁钙黄铜。

本发明所要解决的第二技术问题是提供该易切削镁钙黄铜及的制备方法。

为了解决上述第一技术问题，本发明提供的易切削镁钙黄铜，由铜、锌、镁、钙合金元素和不可避免的杂质成分组成，所述合金的组成为：铜：58～62wt％、镁：0.5～3.0wt％、钙：0.1～1.5wt％，其余为锌和不可避免的杂质，杂质成分总含量小于0.1wt％。

钙含量为0.2～1.4wt％。

镁含量为0.6～2.8wt％。

所述的易切削镁钙黄铜的相组成为：α相、β相以及少量细小均匀分布于晶界的金属间化合物Cu₂Mg和Cu₅Ca等硬脆相。

为了解决上述第二技术问题，本发明提供的易切削镁钙黄铜的制备方法，采用覆盖保护法熔炼镁钙黄铜，钙以熔点低于纯钙的钙基合金形式加入炼炉中，在995～1050℃下铸造成黄铜铸锭，600～750℃状态下均匀化处2～3小时，在600～750℃温度下进行挤压，在300～400℃下进行消除应力退火。

采用上述技术易切削镁钙黄铜及其制备方法，无铅易切削镁钙黄铜合金是利用镁代替铅，镁在黄铜中有一定的固溶度，同时也是强化和改善合金切削性能的主要元素，镁在黄铜中优先与铜反应生成金属间化合物Cu₂Mg，此金属间化合物易在合金晶界和β相内聚集，形成易切削的短断屑点，从而提高合金的切削性能。经过均匀化处理，使含镁与铜所形成的金属间化合物在合金中弥散分布，进一步提高合金切削性能，从而使无铅镁钙黄铜获得了像铅黄铜那样优异的切削性能和优良的热加工性能。当镁含量较少时，固溶于合金中或与铜反应生成的Cu₂Mg金属间化合物较少，不能起到改善切削性能的作用，而镁含量太多时会使合金塑性下降，因此，合金中镁的优选含量为0.6wt％～2.8wt％。钙在黄铜中的固溶度很小，它是起补充强化和改善合金切削性能的元素，钙在黄铜中优先与铜反应生成金属间化合物Cu₅Ca，此金属间化合物在合金内也能够形成易切削的短断屑点，从而使合金的切削性能提高。经过均匀化处理，使含钙与铜所形成的金属间化合物在合金中弥散分布，使合金切削性能得到进一步提高。当钙含量较少时，固溶于合金中或与铜反应生成的Cu₅Ca金属间化合物较少，不能起到补充改善切削性能的作用，而钙含量太多时同样会使合金塑性下降，因此，合金中钙的优选含量为0.2wt％～1.4wt％。

本发明在现有的普通铅黄铜合金的基础上，针对铅黄铜的主要使用性能和要求，并结合环境保护的要求，本着降低成本的原则，采用镁、钙元素代替环境污染和对人体危害较严重的铅元素，从而达到无铅和价格低廉的目的。与铅黄铜和目前的无铅黄铜相比，具有以下突出优点和积极效果：

①是一种无铅的黄铜材料，可以消除铅在生产和使用过程中对环境和人体造成的危害。

②具有优良的切削性能、冷热成型性、优良的机械性能，同时又具有优异的耐腐蚀性能，可以代替现有的铅黄铜合金，应用于水暖洁具和其他各种生产领域。

③我国镁和钙的资源丰富，价格低廉，可以很大程度的降低成本。

④生产工艺简单，可控。

本发明的合金特别适用于水暖洁具和其他各种生产领域。它是有利于人体健康和环境保护的新型金属材料，也是目前广泛应用的会引起对人体和环境有恶劣影响的铅黄铜的又一新型理想替代品。

具体实施方式

实施例对本发明绿色环保无铅易切削镁钙黄铜按下表1中的合金成分铸成铸锭、挤压成圆棒。

其生产工艺流程方法如下：

原材料准备及配料-熔炼-浇铸-铸锭均匀化处理-热挤压-消除应力退火-成品。