[发明专利]一种烫金滚筒用黄铜合金

说明书

本发明属于铜加工领域，具体涉及一种烫金滚筒用黄铜合金的化学成分设计。其特征在于：所述合金由铜、锌、铅、铝、铁、镍、锰、锡、硅、稀土等元素组成，各组分的质量百分比为：Cu 35‑65％，Pb 1.0‑2.5％，Al 1.0‑3.0％，Fe 0.3‑1.5％，Ni 0.2‑1.0％，Mn 0.1‑0.5％，Sn 0.1％，Si 0.05％，X 0.01‑0.06％，不可避免的杂质＜0.5％，余量为Zn。其中X为Ce和La中的一种或两种。采用本发明的黄铜合金，经离心铸造和适当热处理制备的烟标烫金滚筒，硬度可达到80HRB以上，抗拉强度达670MPa，屈服强度达450MPa，同时伸长率可达10％以上；在250℃以下具有稳定的力学性能；烫金印刷使用寿命达35‑50吨纸，比其它黄铜烫金滚筒高出1～2倍。

说明书

技术领域

本发明属于铜加工领域，具体涉及一种烫金滚筒用黄铜合金的成分设计。

技术背景

烫金印刷已成为现代印刷技术的重要组成部分，烫金滚筒是烫金设备上的核心部件之一。在圆对圆和圆对平的烫金印刷机上都需要烫金辊，烫金辊通常由滚筒和压印圈组成。烫金辊一般都是因产生疲劳开裂而失效。烫金印刷通常是一种升温工作过程，烫金温度达150-300℃；在快速印刷过程中，滚筒将承受局部受热和受压，因此在多次运转之后，不可避免地将在滚筒中产生疲劳裂纹。滚筒的疲劳使用寿命除了与工作条件相关，主要取决于滚筒材料的组织与性能。市场上已有的普通滚筒一般采用HPb59-1或H62-0.8等铅黄铜材料或钢制造，在烟标烫金印刷行业的使用寿命一般为20-30吨纸。每次更换烫金滚筒费时费力，严重影响生产效率，因此，印刷行业希望能采用疲劳寿命更高的材料来制造烫金滚筒。

晶粒组织、软硬相组成、冶金缺陷等是影响黄铜合金疲劳寿命的关键因素，而合金成分设计是构建一切组织和性能的前提。目前行业内对于烫金滚筒用铜合金的报道极少，各自保密，且均处于探索阶段，尚未形成统一标准，也未发现具有统领市场的高性能材料。所以研发具有高疲劳寿命的烫金滚筒用铜合金材料，是印刷行业和铜加工行业共同关注的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高疲劳寿命的烫金滚筒用铜合金材料，以解决烫金印刷行业频繁换辊的难题。

本发明提供一种烫金滚筒用黄铜合金，其特征在于：所述合金由铜、锌、铅、铝、铁、镍、锰、锡、硅、稀土等多种元素组成，各组分的质量百分比为：Cu 35-65％，Pb 1.0-2.5％，Al 1.0-3.0％，Fe 0.3-1.5％，Ni 0.2-1.0％，Mn 0.1-0.5％，Sn 0.1％，Si 0.05％，X0.01-0.06％，不可避免的杂质＜0.5％，余量为Zn。其中X为Ce和La中的一种或两种。

本发明的技术原理简述如下：本发明选用铅黄铜为基础，因为铅黄铜熔炼、铸造和切削加工性能优异，制造成本低。在此基础上，本发明经多年试验，创造性地采用了多元综合添加方法，以提高合金的力学性能。Al、Ni、Fe元素的添 加，不仅可细化合金晶粒组织，而且显著提高合金的强度与硬度；Mn和Sn元素的添加可有效提高合金的强度及耐腐蚀性能，尤其Sn可显著抑制黄铜的脱锌腐蚀；微量Si元素的加入可增强合金的流动性，并提升合金的高温稳定性能；稀土元素Ce或La的加入，一方面可以与合金中的Pb、O、S等元素反应生成高熔点颗粒，起到细化晶粒和脱氧作用，另一方面可净化熔体，提高合金的韧性；稀土元素分解了部分铅的作用，可有效阻碍铅颗粒的聚集成团，从而对提高合金的疲劳寿命和韧性起到重要作用。