[发明专利]一种无铅耐磨铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅耐磨铜合金及其制备方法。

背景技术

现有耐磨铜合金(如德国标准的CuZn40Al2，美国标准的C67420，美国标准的C86300合金)因其优良的力学性能、耐磨性能，热加工性能，被广泛用于工程机械、汽车零部件、液压等制造行业，耐磨铜合金在国内外市场用量都比较大。众所周知，含铅的零部件在生产或使用过程中会造成严重的环境污染，危害人体健康，美国、欧盟等相继出台相关的法律法规对零部件中铅含量进行控制。现在国内外对无铅黄铜的研究较多，并也取得了显著的进步。但对无铅耐磨铜合金的研究较少。随着ROSH指令（欧盟议会和欧盟理事会《关于在电子电器中特定有害物质禁用指令》）和美国加州法案的颁布，对整个制造业的原材料无铅化需求越来越迫切，国内外很多工程机械、液压、汽车零部件等行业龙头企业对铜合金无铅化提出了要求。故研究一种无铅耐磨铜合金迫在眉睫。

近年来，国内外对无铅耐磨铜合金的研究也取得了一些进展，例如中华人民共和国知识产权局网站上公开了环保型锰黄铜合金及其制造方法，其合金组成（重量百分比）含有55~65wt%的Cu，1.0~6.5wt%的Mn，0.2~3.0wt%的Al，0~3.0wt%的Fe，0.3~2.0wt%的Sn，0.01~0.3wt%的Mg，0~0.3wt%的Bi和/或0~0.2wt%的Pb，其余为Zn和其他不可避免的杂质。该合金具有优异的力学性能、铸造性能、切削性及耐蚀性，尤其是耐应力腐蚀性能，还具有铸造成本低，生产工艺简单等优点，适合于锻造、铸造和切削加工以及其他制造方法加工的零部件，特别适合于锻造、铸造以及切削加工的水龙头本体和阀门。但该合金添加了铋元素，制作过程中由于铋的成本较高，且世界资源临近枯竭，竞争力不强。而且随着制造行业的相关法规条例的出台，要求合金中铅的含量≤0.01wt%，而上述合金的铅含量控制在0~0.2wt%，不满足条例的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足，提供了一种具有优异的力学性能、低摩擦系数、高耐磨损性能、良好的热稳定性以及优异的热加工性能的无铅耐磨铜合金。

本发明的技术方案是：一种无铅耐磨铜合金，所述合金包括以下重量百分比的组分：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，和/或钴0.001%~2.0%，和/或铬0.001%~2.0%，铅≤0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。

进一步地，所述合金还包括铁、锡、镍中的一种或多种，其重量百分比为铁0.3%~2.0%，锡0.2%~1.2%、镍1.0%~4.0%。

作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，钴0.001%~2.0%，铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。

作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，钴0.001%~2.0%，铁0.3%~2.0%，锡0.2%~1.2%，铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。

作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，钴0.001%~2.0%，镍1.0%~4.0%，铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。

作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，钴0.001%~2.0%，镍1.0%~4.0%，铁0.3%~2.0%，铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。

作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，铬0.001%~2.0%，铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质