[发明专利]一种黄铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黄铜合金，其特征在于：该黄铜合金的质量百分比组成为Cu：60.0～62.0wt％，Pb：0.1～1.0wt％，Fe≤0.1wt％，Al≤0.1wt％，Sn≤0.1wt％，余量为Zn；该黄铜的基体相为α相和β相，其中，β相的面积占比在5～12％。本发明黄铜通过限定黄铜中Cu、Zn含量、相组成，控制黄铜的平均脱锌层深度，且不影响黄铜的冷加工性能，最终实现黄铜的抗拉强度：420～470Mpa，延伸率：16～25％，平均脱锌层深度：1100～1600μm、切削性能指数：达到C36000的95％。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种黄铜合金及其制备方法。

背景技术

轮胎气门嘴是内胎的重要部件，气门嘴材料一般都使用黄铜加工而成，主要有普黄铜H62、铅黄铜HPb59-1等，并通过内嘴胶垫与内胎胎体连接成一个整体，根据橡胶品种分为天然橡胶(NR)和人工合成橡胶两种气门嘴。

天然橡胶(NR)主要来源于三叶橡胶树，是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质；合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料(单体)可以合成出不同种类的橡胶，其中产量最大的是丁苯橡胶。天然橡胶不饱和度高，综合性能优于人工合成橡胶，但是天然橡胶相比合成橡胶与黄铜气门嘴难粘着，容易出现脱胶现象。

气门嘴加工工艺：黄铜圆棒→冷镦→搓牙→综合加工→修凸圆、扩孔→接着测试(天然橡胶：硫化→老化试验)，接着测试要求老化后不能出现粘着不良(脱胶)。目前，黄铜粘着人造橡胶一般不会出现粘着不良问题，粘着天然橡胶时很容易出现粘着不良问题。

橡胶与黄铜的粘着是一种电化学的作用过程，橡胶经过硫化后，橡胶中的硫磺扩散到金属表面与CuO、ZnO结合形成界面粘结层(由硫化铜和硫化锌组成)与橡胶产生牢固粘着。橡胶与黄铜的粘着好坏对内胎使用寿命和安全性极其重要。

影响橡胶与黄铜气门嘴粘着的因素较多，除了与橡胶配方设计、炼胶工艺、黄铜气门嘴表面预处理、包胶硫化工艺、操作技能等因素以外，气门嘴材料的Cu、Zn含量、相组织、晶粒度等都影响最终黄铜与天然橡胶之间的粘着效果。

因此，针对以上问题，在不影响黄铜冷加工性能的同时对黄铜进行改进，解决现有黄铜与天然橡胶之间不易粘着的问题。

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良好的同时实现黄铜与天然橡胶之间易粘着的黄铜合金。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种黄铜合金，其特征在于：该黄铜合金的质量百分比组成为Cu：60.0～62.0wt％，Pb：0.1～1.0wt％，Fe≤0.1wt％，Al≤0.1wt％，Sn≤0.1wt％，余量为Zn；该黄铜的基体相为α相和β相，其中，β相的面积占比在5～12％。

Cu含量：黄铜中的Cu含量对粘着体的耐水性产生影响，热空气老化(100℃、3天箱式老化)的剥离强度随着Cu含量的增加而降低。因此，适当降低Cu含量可以增大剥离强度，从而改善粘着不良问题。此外，黄铜气门嘴与天然橡胶粘着前需先对气门嘴表面进行预处理，预处理步骤：除油→酸洗→清洗→烘干。Zn比Cu活泼，更易被酸液侵蚀，所以，气门嘴黄铜Cu含量越低越好，但是黄铜加工成气门嘴需进行冷镦变形，Cu含量如低于60％以下，β相比例增多，冷镦时容易开裂，因此，气门嘴黄铜Cu含量应控制在60.0～62.0wt％。

Pb含量与分布：黄铜是Cu-Zn二元合金，为了改善切削性能，会加入一定量的Pb，含Pb黄铜的切削性能与Pb质量分数有关，Pb质量分数越高，切削性能越佳，但单纯提高Pb含量，会降低黄铜的冷变形塑性，气门嘴冷镦时会出现开裂；因此，本发明黄铜合金Pb含量应控制在0.1～1.0wt％。

由于杂质元素Fe、Al、Sn通过固溶强化作用，提高黄铜的硬度，但不利用冷镦变形，因此，Fe、Al、Sn含量均应控制在0.1wt％以下。