[发明专利]一种铋黄铜棒材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铋黄铜棒材，其特征在于：该铋黄铜的质量百分比组成为，铜：60～62wt％、铋：0.1～0.8wt％、铅：≤0.1wt％、磷：0.01～0.1wt％、锡≤0.2wt％、铁≤0.2wt％，其余为锌，其他杂质含量≤0.5wt％。本发明铋黄铜棒材的抗拉强度在500MPa以上时，延伸率为15‑30％，且各位置硬度最大偏差在5HV5以下，具有优异的冷加工性能与切削性能。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种铋黄铜棒材及其制备方法。

背景技术

铅黄铜优异的力学性能、耐蚀性能、成形性能特别是机加工性能，被广泛应用于电子电器、精密器件、卫浴阀门等诸多领域。但是，铅元素属于有毒元素，铅黄铜产品生产、加工和使用过程中均易造成环境污染和人体健康危害。世界各国或地区已出台相应的标准法规，限制或禁止含铅产品在电子电器等生活领域应用，黄铜的无铅化已逐步成为各领域的共识。

目前，硅黄铜、铋黄铜为无铅易切削黄铜中最为技术成熟的一种，并已实现一定的商业化。但易切削黄铜的无铅化更多的涉及卫浴水暖以及车削加工领域，随着无铅进程的逐步推行，电子电器领域对于无铅易切削黄铜型材需求逐步增加，但是电子电器连接件在切削、钻孔后可能还需进行铆接或铆压，该加工工艺要求材料不仅具有优异的切削、钻削能力，还要求材料能够承受一定大塑性冷变形能力，而目前对于同时满足冷加工性能及切削性要求的无铅易切削黄铜研究较少。

中国专利公开号101445885A公开的《一种易切削硅黄铜合金及其制备方法》，添加硅元素后，黄铜切削性能良好，但产品硬度和强度急剧增加，产品塑性差，不能满足精密加工和塑性冷加工性能，不适用于电子电器领域的应用。中国专利公开号1461815A公开的《无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法》，提供了一种铜-锌-铋合金，具有良好的强度、切削性和耐腐蚀性能，为了同时满足耐蚀性和切削性能，对组成和工艺进行了设计，特别是铋含量为0.5～2.2％，铜含量60～62％，并进行高温热处理，该成分组成与工艺条件下，铋颗粒易呈薄膜状分布，对产品冷加工塑性造成影响。

因此，急需开发一种满足冷加工性能的易切削黄铜棒材。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种冷加工性能与切削性能都优异的铋黄铜棒材。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铋黄铜棒材，其特征在于：该铋黄铜的质量百分比组成为，铜：60～62wt％、铋：0.1～0.8wt％、铅：≤0.1wt％、磷：0.01～0.1wt％、锡≤0.2wt％、铁≤0.2wt％，其余为锌，其他杂质含量≤0.5wt％。

铜是本发明的主要元素，其含量关系合金的组织结构与成本。若铜含量低于60％，虽为α+β两相组织，且具有良好的切削性能与成本控制，但α相比例可能低于范围，影响产品冷加工塑性；而铜含量高于62％，则α相难呈孤岛分布状态，不利于铋颗粒的形态和分布，影响切削性能的同时也造成成本升高，因此本发明的铜合金含量为60～62wt％。

铋是本发明的主要元素，铋含量小于0.1％时，无法达到令人满意的切削性能；而含量大于0.8％易发生铋元素聚集而影响形貌分布，难以进一步提升本发明的切削性能，同时造成合金塑性下降，因此本发明的铋含量为0.1～0.8wt％。

铅是本发明的杂质元素。一般条件下，铅与铋共存易形成铅铋低温合金，极大降低材料的机械加工性能与冷热加工性能，同时增加合金在冷、热加工过程中的开裂风险。因此，常规含铋黄铜要求铅含量越低越好，甚至不含铅元素，这也造成含铋黄铜与含铅黄铜不能混合，是铋黄铜回料难以回收的根本原因。而本发明中，通过合金组织、切削性颗粒形貌管控，极大地避免了因含铅导致的开裂风险，微量的铅元素存在对本发明的冷、热加工塑性不造成影响。考虑到铅元素对环境的危害程度，本发明对铅的含量控制在0.1％以内。