[发明专利]无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金

说明书

技术领域：

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金。

背景技术：

铅黄铜因其具有良好的耐蚀性、切削性能和冷热成型性能，而一度被广泛的应用于卫浴、水暖、阀门等行业。但是由于铅在黄铜中很容易溶出而污染水源、土壤、大气等，这种溶出的铅极易对人体或其他生物产生危害，因此，开发无铅黄铜作为替代品已经成为行业内发展的必然趋势。

目前，我国市场上替代铅黄铜的无铅环保黄铜使用量相对较多的主要有铋黄铜和硅黄铜。铋黄铜的切削性能比较接近铅黄铜，但铋黄铜却存在明显的缺点，即对应力腐蚀有很高的敏感性，这是由于在凝固过程中铋质点的扩张在合金中形成很高的残余应力而造成的；另一方面无铅铋黄铜焊接性能差，因此给零部件加工带来难度，这是因为铋黄铜在300～450℃(中温)之间有很严重的热脆现象，这样在这一温度段的焊接头很容易开裂，其可靠性很值得怀疑；同时无铅铋黄铜在金属切削加工时，如果冷却不好也容易产生热裂，所以铋黄铜很难获得广泛的推广和使用。

作为铅黄铜另一种替代品的硅黄铜，其优点是热加工性能好，可焊性好，也有优良的抗脱锌性能和抗应力腐蚀性能。但切削性能与铋黄铜相差较多，冷加工效率低，由于硅含量高，刀具易磨损导致刀具寿命短，很难适应高速车床车削；而且，该无铅硅黄铜，其中的铜添加量较高，一般达73～77％左右，甚至更高至79～83％，因此，原料成本也比铋黄铜高得多。

发明内容：

本发明针对现有现有技术的上述不足，提供一种中温焊接不易开裂、切削性佳，保留了硅黄铜优良的热加工性能和良好的抗脱锌性能与抗应力腐蚀的性能，且成本低的无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金，该合金由以下重量百分比的各组分组成：Cu 60.0％～65.0％，Si 0.6％～1.8％，Bi0.2％～1.5％，Al 0.02％～0.5％，Ni+Mn+Sn＜1.5％，镧铈合金0.01％～0.5％，B 0.002％～0.02％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质(上述各组分含量均为占合金总量中的重量百分比)。

作为优选方案之一，本发明的无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金，该合金由以下重量百分比的各组分组成：Cu 61.0％～64.0％、Si 0.8％～1.4％、Bi 0.25％～0.6％、Al 0.04％～0.25％、Ni+Mn+Sn＜1.0％、镧铈合金0.02～0.3％、B 0.002％～0.012％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质。

作为上述优选方案一的进一步优选，本发明的无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金，该合金由以下重量百分比的各组分组成：Cu 62.0％～64.0％、Si 0.9％～1.3％、Bi 0.25％～0.45％、Al 0.05％～0.2％、Ni+Mn+Sn＜0.9％、镧铈合金0.025％～0.2％、B 0.003％～0.01％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质。

本发明上述优选方案一的合金的切削性能与铋黄铜相当，可以进行冷、热压力加工。强度、硬度比铅黄铜、铋黄铜高，与硅黄铜相接近。抗脱锌性能优于铅黄铜、铋黄铜，与硅黄铜相当。对氨熏试验不敏感。本组分的合金在300～400℃中温50％变形不发生脆裂。

作为优选方案之二，本发明的无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金，该合金由以下重量百分比的各组分组成：Cu 60.5％～63.5％、Si 0.6％～1.5％、Bi 0.5％～1.2％、Al 0.04％～0.25％、Ni+Mn+Sn＜1.2％、镧铈合金0.02％～0.25％、B 0.002％～0.012％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质。

作为上述优选方案二的进一步优选，本发明的无铅易切削耐腐蚀硅铋黄铜合金，该合金由以下重量百分比的各组分组成：Cu 61.0％～63.0％、Si 0.6％～1.2％、Bi 0.6％～1.0％、Al 0.05％～0.2％、Ni+Mn+Sn＜0.9％、镧铈合金0.025％～0.2％、B 0.003％～0.01％，其余为锌及总量不大于0.5％的杂质。

本发明上述优选方案二的合金的切削性能与HPb59-1和C3771相同，可进行冷、热压力加工。强度、硬度比铅黄铜、铋黄铜高，比硅黄铜低。抗脱锌性能优于铅黄铜、铋黄铜，与硅黄铜相当。对氨熏试验不敏感。

上述含量不大于0.5％的杂质中铅含量小于0.01％，这种程度的铅含量即使溶解在饮用水中或排放在水中，对环境和人体都不会带来恶劣的影响。