[发明专利]一种用于无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂和制备方法。

背景技术

铅黄铜因其良好的切削性能、物理性能、力学性能以及高的性价比，其中尤以HPb59-l(相当于C3771)的生产、应用量最大。被广泛应用于轻工、电器、卫浴水暖接件、阀门等制作。但黄铜中的铅在水中会浸出，进入人体会严重危害人类健康。以无毒或低毒害物质代替铅，是减少铅污染的主要途径。为了减少多种制造业中铅黄铜报废后丢弃对环境造成的污染，必须采用不含铅的易切削黄铜。无铅易切削铋黄铜就是通过改良黄铜中的成分组成，适当加入其它少量无毒害的元素如铋元素来代替铅的功能，使其达到易切削的目的，即满足工业上的需要又保护了生态环境。

铋熔点比铅低，只有271.3℃，单独加入易烧损。而且单独加入的话由于铋质硬而脆，在黄铜的β相与α相的相界分布，如果不能均匀混合而产生局部成分偏析，铋容易产生连续薄膜，且以网状或膜状分布在晶界，导致合金出现热脆和冷脆现象。传统方法是将铋金属与其他金属通过熔铸法做成块状或者碎块的中间合金，在黄铜熔炼过程中加入。而熔铸法不仅需要提前开炉制备中间合金，而且在熔铸的过程中会导致铋和其他合金元素的烧损。最后制得的块状中间合金，由于其块状材料与熔液的接触面积较小，反应过程也较慢，导致铋和其他贵重金属烧损严重。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂和制备方法，添加剂能够用于无铅易切削铋黄铜的生产，改善铋黄铜金相组织，提高铋黄铜的切削性能。添加剂的制备方法能够用于黄铜添加剂的制备，具有工艺简单，避免了用熔铸法所导致的原料烧损，具有合金元素的收得率最高，制品为多孔材料，与熔体接触面积大，反应迅速，无需再破碎的优点。

本发明的技术方案是：

一种用于无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂和制备方法。

（1）该添加剂的化学成分按重量百分比为： Bi：13-17％，Mn：59-63％，Ce：13-17％，Al：7-11％。

（2）添加剂制备方法是：将全部粉末加入到小型粉末混合机中充分混合0.5~2小时，然后倒入金属模，在常温下用小型液压机压制成棒状料，压制压力为520-720Mpa，保压4-8分钟，然后轻拿轻放，装入到黄铜管中，管两端用黄铜塞封闭，也可不封闭，但要保持水平放置，制成无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂产品。

本发明的优点是：

（1）此添加剂中铋元素以细小的颗粒均匀分布在合金基体时，基体中产生了微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，构成许多弱化微区。切削过程中，在刀刃的接触线上就有大量脆而不硬的铋粒存在，减小了切削层面积，所以使得刀具磨损减小，切削温度和切削力降低。这些铋粒分割基体后，促使剪切滑移变得容易，故剪切角增大，切削呈短小的螺旋状，切削接触长度因此减小。锰通过影响铋在合金中的分布状态，从而提高合金的切削性能。稀土Ce能够加入有助于除气、去杂质、净化金属、细化晶粒、使合金组织致密的作用。少量的铝，能明显改善无铅铋黄铜的切削性能，使切屑更细小，切削表面光洁度更高。

（2）添加剂制备方法具有工艺简单，成本低，而且避免了用熔铸法所导致的原料烧损，与其他方法比较具有铋的收得率最高。由于其为无粘结剂的粉末冶金制品，故产品具有多孔性，与熔体接触面积大，反应迅速，无需再破碎的优点。

附图说明

   本发明无附图说明。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1：

本发明的技术方案是：

（1）将市场购得的纯铋粉、锰粉、铝粉、铈粉按按元素重量百分比称重，比例为： Bi：15％，Mn：61％，Ce：15％，Al：9％。

（2）将全部粉末加入到小型粉末混合机中充分混合1.5小时，然后倒入金属模，在常温下用小型液压机压制成棒状料，压制压力为600Mpa，保压5分钟，然后轻拿轻放，装入到黄铜管中，两端用黄铜塞封闭，制成无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂产品。

实施例2：

本发明的技术方案是：

（1）将市场购得的纯铋粉、锰粉、铝粉、铈粉按按元素重量百分比称重，比例为： Bi：13％，Mn：62％，Ce：17％，Al：8％。

（2）将全部粉末加入到小型粉末混合机中充分混合2小时，然后倒入金属模，在常温下用小型液压机压制成棒状料，压制压力为650Mpa，保压7分钟，然后轻拿轻放，装入到黄铜管中，两端不封闭，保持水平放置，制成无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂产品。