专利名称：一种易切削锻造用无铅铜合金的制作方法
一种易切削锻造用无铅铜合金技术领域一种易切削锻造用无铅铜合金，涉及用于水暖、卫浴等行业中用于锻造或直接机加工 生产的各种水暧、卫浴零部件及器材用的低铅黄铜合金管、棒材。
技术背景由于铜合金其铸造性能、机加磨抛性能、电镀性能、耐腐蚀性能优良，长期以来广泛 用于各种水暧、卫浴零部件及器材制造领域，其使用寿命长，性能好。多年来，用于各种水暧、卫浴零部件及器材制造领域的铜合金通常为含有1% 3.5% 的铅的铅黄铜合金材料。由于铅黄铜合金中含有一定量的铅，具有良好的切削性。所以一 直以来都是采用含铅黄铜材进行锻造或直接机加工成部分水暧、卫浴用另部件及器具，该 铅黄铜主成份为HPb5 9 — 1铜57. 0-60. 0铅O. 8-1.9铁《0.5镍<0. 5锌余量供锻造用HPb62-3铜60. 0-63. 0铅2. 5-3. 7铁SO. 35镍SO. 5锌余量供快午削用加入铅使得黄铜具有优良的切削性能，因为大多数锻造件或机加件都要进行切割、车、 铣、钻、焊、磨抛等机加工，含铅的黄铜具有非常优良的切削性能。近年来，人们逐渐认识到，含有铅元素的合金在使用过程中，会对人体健康和环境产生不利的影响，欧盟、美国等纷纷出台环保法律,要求2010年以后禁止使用含铅的黄铜材 料用于生产对人类健康有不利影响的水暧、卫浴制品。研制开发新型的低铅或无铅黄铜材 是目前铜材冶金工业领域重要技术课题。为适应欧盟、美国等国家和地区因为环保要求，禁止使用铅黄铜生产水暧和卫浴器具 的规定，国内外都有进行了用于代替目前广泛使用的铅黄铜的合金的研究报告。目前，已有的研究是在铜锌合金中加入少量的铋或锑用于替代铅的效果，研究者把目 光放在加和入铋或者加入锑，因此国内外都相应的生产出一些可替代铅黄铜的并且具有同 样切削效果的铋黄铜和锑黄铜。有美国、R本、韩国等国外产品以及国内的浙江海亮集团、广东国东公司等都有自已研制的替代产品。例如下表中所列出的一些类似产品如Lead-Free Brass Chemical CompositionsSuppliers Products Cu Pb Bi Si Fe Al Sn Ni Mn Sb Zn海亮集团的铸造用无铅黄铜锭的成份为铜60. 0-62. 0、铅《0. 05、铋0. 5-1. 0、铁《 0.15、铝0. 5-0.7、锡《0. 15、镍《0.10、锑《0. 02 、锌Rem;海亮集团的锻造用无铅黄铜棒成份为铜58. 0-61. 0、铅《0. 1、铋2. 5-3. 5、铁《0. 15、 锌尺em;海亮集团的机加工无铅铜合金成份为铜58.0-61.0、铅《0. 1、铋0. 6-1.0、铁《0. 15、 锌Rem;韩国大昌L/F无铅铜合金成份为铜61-62、铅《0.Q5、铋0. 6-1.0、铁《0. 15、铝5-7、锡《0. 15、镍《0. 10、锑《0.02、锌Rem;Starline 1294 LOW Lead:铜61.25-61.75、铅《0. 05、铋O. 85-0.95、硅《0. 01、 铁O. 10-0. 30、铝O. 35-0.45、锡O. 20-0. 40、镍O. 15-0. 25、锰《0. 01、锑O. 04-0. 06、锌 尺sm;.大'源国东HBi59-1:铜57. 5-60、铅《0.01、 铋l. 0-2. 5、铁《0. 05、锌Rem;ASTMC89540:铜58. 0-64. 0、铅《0. 10、铋O. 6-1.2、铁《0. 50、铝O. 10-0. 60、锡《 1.2、镍《1.0、锌32. 0-38.0 (Se《.10);博威集团PWEHSCBRASS:铜55-65、铅《0. 01、铋O. 3-1. 5、锑O. 05-2. 2、锌Rem;博威集团PWEHSBRASS:铜55-65、铅《0. 01、铋O. 3-2. 0 (Mn or Ni or SiO. 3-1.0) 锑.05-1.5、锌Rem.在上述已有的合金，主要只注重解决具有替代铅黄铜的切削性能，使其它性能不理想。 由于合金中含有成份很高的价格很贵的铋，生产成本高。且在生产重铸产品时，晶粒细致， 和性能不理想，形状不美观。由于水暧卫产品大部分都要求抛光电镀，因此要求产品在电 镀前必须进行磨抛，但上述合金的磨抛性能差，磨抛表面常常会有夹杂、裂纹、硬质点产 生。发明内容本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种无铅含量，且铸造性能、 锻造性能、机加磨抛性能、电镀性能、耐腐蚀性能优良，使用寿命长的，性能好且生产成 本较低的易切削锻造用无铅铜合金，。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种易切削锻造用无铅铜合金，其特征在于其合金的重量百分比组成为CU:57. 5%-59. 0%、 Fe:O. 05%-0. 2%、 Si :0. 3%-0. 4%、 Bi: 0. 7% 1.2%，余量为锌和不可避免的 杂质，且Pb:《0.05、 Sn:《0.2%、 Ni:《0.2%。本发明的易切削锻造用无铅铜合金材，其制备过程是按化学成份要求进行称量后，将 紫铜料(含铁量低于0.3%)，升高温熔炼使之熔化，因炉底料是含铜量60%左右的黄铜， 加入紫铜料并使熔化以后，炉内铜液成份中铜含量上升到70%以上，属高品位黄铜，其 铜液的喷火温度较高，如果铜液适当保持一定时间的高温或喷火状态，使铜液中难熔金属 或金属化合物能熔化或溶解，其过程可消除黄铜材料中的硬质点，为以后锻造或机加工磨 抛后电镀不会因有硬质点而使产品报废。经以上熔炼工艺后，再加入黄铜边料，最后加锌、 加铅或加入铋、硅等其它元素，使合金的化学成份合格。在熔炼生产过程中，注意防止铁 件物品如搅棍，捞渣勺等过多的接触熔熔铜水，更不允许有铁件、铁块等难熔金属掉进铜 液中。该合金中铁成份的控制是一关键技术，合金中必须有少量的铁，其作用主要是使结 晶组织细化，但铁在铜液中过多的存在是造成硬质点的重要原因。生产时还要参照一般的 普通黄铜材的生产方法，加入黄铜生产的精炼剂，除渣剂等对铜液进行除气、除渣，防止 铸锭或铸件产生气孔和夹杂。本发明的这种易切削锻造用无铅铜合金，其合金成份是以铜为基加入锌、铋、铁、硅等主要元素，并严格控制杂质成份，生产的锻造用易切削黄铜合金材，特别适合于水暖、 卫浴等行业中用于生产各种水暧、卫浴另部件及器材，其产品外型美观，结构致密，形状 清淅，色泽光亮，用它生产的铜合金管、棒材除上述优点外，还特别适宜于机加工如车、 铣、磨抛、焊接、电镀等，并且具有耐腐蚀，使用寿命长等优点。
具体实施方式
一种易切削锻造用无铅铜合金，其合金的重量百分比组成为Cu: 57.5%-59.0%、 Fe:O. 05°/。-0. 2%、 Si:0. 3%_0. 4%、 Bi: 0. 7% 1.2%，余量为锌和不可避免的杂质，且Pb: 《0.05、 Sn:《0.2%、 Ni:《0.2%。实施例1一种易切削锻造用无铅铜合金，其合金的重量百分比组成为Cu:57.80%; Pb:0.04%; Si:O. 31°/。； Bi:O. 71%; Fe:O. 19%; Ni:0.18%; Sn:O. 16%; Zn:余量;产品规格棒材* 26±0. 1 (mm);状态半硬；检验项目l.表面质量无裂纹、碰伤、跳车痕等缺陷，合格；2. 规格尺寸及公差ct25.98， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 89，合格；4. 化学成份合格；浇铸过程铜液的流动性好，没有发现有硬质点等其它缺陷；机加工时没有发现出水口有 烂牙的现象；磨抛时没有发现材质有裂纹的现象；电镀后也没有发现材质有裂纹的现象。 实施例2一种易切削锻造用无铅铜合金，其合金的重量百分比组成为Cu:57.50%; Pb:0.035%; Si:0.3。/。； Bi:0.91%; Fe:0.20%; Ni:O. 19%; Sn:O. 11%; Zn:余量;产品规格棒材* 35 ±0. 1 (mm);状态半硬；检验项目l.表面质量:无裂纹、碰伤、跳车痕等缺陷，合格；2. 规格尺寸及公差d)35. 03, 合格；3. 硬度布氏硬度HB 105，合格；4. 化学成份合格；浇铸过程铜液的流动性好，没有发现有硬质点等其它缺陷；机加工时没有发现出水口有 烂牙的现象；磨抛时没有发现材质有裂纹的现象；电镀后也没有发现材质有裂纹的现象。 实施例3一种易切削锻造用无铅铜合金，其合金的重量百分比组成为Cu:59.01; Pb: 0.025; Si:0.41; Bi:1.21; Fe:0.05; Ni :0. 08; Sn:O. 20; Zn:余量;产品规格棒材巾30±0. 1 (■);状态半硬检验项目l.表面质量:无裂纹、碰伤、跳车痕等缺陷，合格；2. 规格尺寸及公差4)29.95， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 103，合格；4. 化学成份合格；浇铸过程铜液的流动性好，没有发现有硬质点等其它缺陷；机加工时没有发现出水口有 烂牙的现象；磨抛时没有发现材质有裂纹的现象；电镀后也没有发现材质有裂纹的现象。 实施例4一种易切削锻造用无铅铜合金，其合金的重量百分比组成为Cu:58.43; Pb:0.02; Si:0.35; Bi:1.13; Fe:0.08: Ni:0.06; Sn: 0.19; Zn:余量;产品规格棒材小28±0. 1 (■);状态半硬检验项目l.表面质量:无裂纹、碰伤、跳车痕等缺陷，合格；2. 规格尺寸及公差d)27.98， 合格；3. 硬度布氏硬度HB 92,合格；4. 化学成份合格；浇铸过程铜液的流动性好，没有发现有硬质点等其它缺陷；机加工时没有发现出水口有 烂牙的现象；磨抛时没有发现材质有裂纹的现象；电镀后也没有发现材质有裂纹的现象。
权利要求
1.一种易切削锻造用无铅铜合金，其特征在于其合金的重量百分比组成为Cu57.5％-59.0％、Fe0.05％-0.2％、Si0.3％-0.4％、Bi0.7％～1.2％，余量为锌和不可避免的杂质，且Pb≤0.05、Sn≤0.2％、Ni≤0.2％。
全文摘要
一种易切削锻造用无铅铜合金，涉及用于水暖、卫浴行业中用于锻造或直接机加工生产的各种水暧、卫浴零部件及器材用的低铅黄铜合金管、棒材。其特征在于其合金的重量百分比组成为Cu57.5％-59.0％、Fe0.05％-0.2％、Si0.3％-0.4％、Bi0.7％～1.2％，余量为锌和不可避免的杂质，且Pb≤0.05、Sn≤0.2％、Ni≤0.2％。本发明的易切削锻造用无铅铜合金，其合金成份是以铜为基加入锌、铋、铁、硅等主要元素，并严格控制杂质成份，生产的锻造用易切削黄铜合金材，特别适合于水暖、卫浴行业中用于生产各种水暖、卫浴零部件及器材，其产品外型美观，结构致密，形状清淅，色泽光亮，用它生产的铜合金管棒材除上述优点外，还特别适宜于机加工如车、铣、磨抛、焊接、电镀等，并且具有耐腐蚀，使用寿命长等优点。
文档编号C22C9/04GK101250641SQ20081008418
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者张伟建, 毛岳山, 糜洪国 申请人:佛山市国鸥铜业有限公司