[发明专利]一种低钙易切削硅黄铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄铜合金，尤其涉及一种具有较高的抗拉强度、优异的切削性能、热成型性能和耐蚀性能的低钙易切削硅黄铜的合金及其制备方法。它特别适用于民用饮用水工程和卫生洁具、管路、铸件、阀件、连接件、家用电器、汽车交通零配件、五金装饰等制造领域，它是一种有利于人类营养健康、环境保护的可循环利用的金属材料，是目前世界饮用水工程急需的较高强度、耐蚀、易切削黄铜合金材料。

背景技术

长期以来，由于铅黄铜具有较好的切削性能和冷热成型性能，已广泛地在世界各工业部门的机加工切削制造业领域中得到应用，被世界公认为重要的基础原材料。

但是，近年来，世界各国对有害元素铅对人类健康和生态环境危害均已做出严格法制限令，对金属材料的铅含量在不同领域中分别做出了强制性的限令要求，因此，世界各国的铜合金材料加工业正在抓紧研发低铅和无铅的易切削黄铜来替代含铅的铅黄铜技术，实施EHS计划(E环保、H健康、S安全)。

目前，国内外替代铅黄铜的技术方向主要分低铅和无铅的黄铜合金材料两大类型，其中合金系基本有三大合金系：Cu-Zn-Si系、Cu-Zn-Bi系和Cu-Zn-Sb系。2004年以来，世界各国都在原有的基础上积极研发新无铅易切削黄铜材料，2007年9月，欧洲铜协会发布了《不用铋替代铅》的建议后，在欧洲开始减少了Cu-Zn-Bi合金系材料的使用量，并且正在研究和使用新的Cu-Zn-Si和Cu-Zn-Sb系列的易切削黄铜合金材料。

比如：日本三宝伸铜新研发的专利申请号为CN200580046460.7的《含有极少量铅的易切削铜合金》，该合金为Cu-Zn-Si系易切削硅黄铜，由下列成份组成：铜：71.5～78.5wt％、硅：2.0～4.5wt％、铅：0.005～0.02wt％及锌(余量)。但该合金由于需要加＜0.02wt％的铅提高切削性能，故当用户要求无铅时，该合金就受到了一定的限制，同时切削性能也有所下降。

再比如：德国维兰德公司研发的专利申请号为CN200410004293.7的《无铅铜合金及应用》，该合金也是Cu-Zn-Si系的无铅易切削硅黄铜，由下列成分组成：铜：70～83wt％、硅：1～5wt％、锡：0.01～2wt％、铁：0.01～0.3wt％和或钴：0.01～0.3wt％、镍：0.01～0.3wt％、锰：0.01～0.3wt％，余量为锌和不可避免的杂质；但由于该合金采用Sn、Ni、Mn控制合金的组织结构、抗应力裂的能力，且含量高、成本也较高，且Fe含量在＞0.2wt％时会影响耐蚀和电镀性能，该合金的钻削性能不够理想。

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背景而提供一种具有优异的切削性能、卫生安全性能、耐脱锌性能、优良的热成型性能和较高的抗拉强度的易切削硅黄铜合金。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述易切削硅黄铜合金的制备方法。

本发明是通过提供具有如下各种合金元素组成的硅黄铜合金而实现的：

本发明的低钙易切削硅黄铜合金的组成为：铜：73.5～78.40wt％、硅：3.0～3.45wt％、钙：0.001～0.15wt％、稀土元素：0.030～0.3wt％，其它元素：0.015～0.95wt％、其余为锌和不可避免的杂质；并且(铜+锌+硅+钙+稀土)wt％＞98.90wt％；所述的其它元素是选自铝、锡、磷、镍、铋、镁、锑中的至少一种元素。

所述的稀土元素是含镧、铈等稀土元素的铈基混合稀土(铈含量不少于47wt％)。

优选地，所述的合金组成中铜的含量为：74～78wt％、硅的含量为：3.0～3.4wt％、钙的含量为：0.0012～0.12wt％、稀土元素的含量为：0.032～0.25wt％、其它元素含量为：0.015～0.85wt％。

在合金组成中含有铝的情况下，铝的优选含量为：0.02～0.10wt％。

在合金组成中含有锡的情况下，锡的优选含量为：0.010～0.25wt％。

在合金组成中含有磷的情况下，磷的优选含量为：0.034～0.095wt％。

在合金组成中含有镍的情况下，镍的优选含量为：0.04～0.2wt％。

在合金组成中含有铋的情况下，铋的优选含量为：0.02～0.12wt％。

在合金组成中含有镁的情况下，镁的优选含量为：0.002～0.09wt％。

在合金组成中含有锑的情况下，锑的优选含量为：0.015～0.05wt％。