[发明专利]一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金及其制备方法

说明书

本发明涉及有色金属技术领域，尤其涉及一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金及其制备方法。本发明的无铅无砷黄铜合金，以质量百分含量计，包括Cu 59～70％、Zn 20～33％、Al 4～5％和Fe 2～5％，不包括As和Pb。本发明的黄铜合金无砷无铅，具有高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性能，可替代铅黄铜和砷黄铜的效果。

技术领域

本发明涉及有色金属技术领域，尤其涉及一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金及其制备方法。

背景技术

黄铜合金具有优异的抗腐蚀性、导电性、导热性和加工性能，被广泛的应用于化工、仪表、电工、造船等工业部门，但随着科学技术的不断发展和人们对生活质量要求的不断提高，传统的黄铜合金因其性能的不足很难再满足需求。人们虽然可以通过添加铅来提高黄铜的力学性能和削切性能，通过添加砷来提高其抗腐蚀性，但是两种元素都对人体和环境有着极大的危害。铅会损伤大脑中枢，影响血红素的形成，造成贫血；砷会造成肝脏损伤，重则引起休克，甚至死于中毒性心肌损伤，并且其价格也比较昂贵。目前民用的供水管道一般采用铅黄铜(主要的型号为C84400和C83600)铸造而成，在供水的过程中将有部分铅溶于水中，其浓度达到50mg/L以上时，将不利于人体的健康；砷黄铜因其能有效的抑制黄铜的脱锌腐蚀，可以有效的提高黄铜的耐腐性，主要应用于海洋领域，因砷会溶解于水中，将污染环境。

因此，如何在不添加砷和铅的情况下，来提高黄铜的强度、韧性和耐腐性将成为一个关键的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金及其制备方法，本发明的黄铜合金无砷无铅，具有高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性能，可替代铅黄铜和砷黄铜的效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金，以质量百分含量计，包括Cu 59～70％、Zn20～33％、Al 4～5％和Fe 2～5％，不包括As和Pb。

优选的，包括Cu 59％、Zn 33％、Al 5％和Fe 3％。

优选的，包括Cu 60％、Zn 33％、Al 4％和Fe 3％。

优选的，包括Cu 62％、Zn 30％、Al 5％和Fe 3％。

优选的，包括Cu 68％、Zn 25％、Al 4％和Fe 3％。

优选的，包括Cu 70％、Zn 23％、Al 4％和Fe 3％。

本发明提供了上述方案所述无铅无砷黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

将对应上述方案所述无铅无砷黄铜合金组成的金属原料进行熔炼，得到铸锭；

将所述铸锭依次进行第一热处理、轧制和第二热处理，得到高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金；

所述第一热处理的温度为850～950℃，热处理的时间为24～48h；

所述第二热处理的温度为850℃，时间为10～60min。

优选的，所述金属原料包括单质Cu、单质Zn和Cu-Al-Fe中间合金。

优选的，所述轧制的温度为650～900℃。

优选的，所述第一热处理和第二热处理在空气氛围下进行。

本发明提供了一种高强高韧耐腐蚀的无铅无砷黄铜合金，以质量百分含量计，包括Cu 59～70％、Zn 20～33％、Al 4～5％和Fe 2～5％，不包括As和Pb。本发明由于在高Al黄铜中添加了恰当的Fe元素，促使合金中析出大量均匀弥散的体心立方的纳米颗粒，提高了黄铜合金的强度、塑性和导热性。本发明的黄铜合金不含铅、砷等有毒金属，不会污染环境以及影响人类的健康。