專利名稱：一種無鉛易切削硅石墨黃銅的制作方法
技術領域：
本發明是一種金屬材料，特別是一種無鉛易切削硅石墨黃銅。
技術背景含鉛銅合金具有易切削和物理、化學、力學的性能，是廣泛使用的一類銅合金。目前我國僅鉛黃銅的年產量約50萬噸。但是，這類銅合金在生產和 使用過程中會造成環境污染、危害人體健康，因而其應用日益受到嚴格的限 制。美國自1998年8月6日起，要求飲用水供給系統中鉛的浸出量在1.1 X 10'3%以下，日本規定2003年飲用水中含鉛小于0.03mg/L。歐盟的無鉛指令 已經于2006年7月1日生效。而我國相應地也從2007年3月1日開始執行 無鉛化。鉛即不固溶于銅，也不與銅形成金屬間化合物，在飲用水中的雜質 及有機酸等的作用下含鉛銅合金中的鉛會緩慢析出，現有的含鉛銅合金很難 滿足上述環保的要求。為了降低鉛的有害作用，科研人員就飲用水對黃銅的 腐蝕機理及添加元素對黃銅的腐蝕性影響進行了系統的研究，并采取了多種 措施，如添加錫、鎳等合金元素來提高鉛黃銅的耐蝕性能，或將可溶性的鉛 去除或抑制鉛的浸出等。由于黃銅中始終存在著鉛，所以這些方法無法從根 本上消除鉛的有害作用。為應對這一挑戰，發達國家首先開發了鉍黃銅，在 加入鉍的同時，大多數還添加了錫和鎳，少數還添加了昂貴的硒。由于硒和 鉍的資源非常有限，而且價格較高，導致鉍黃銅的成本居高不下。 顯然，現有的易切削黃銅有以下缺點1) 鉛黃銅不環保。2) 鉍黃銅成本偏高。本發明通過調整合金成分，優化合金的微觀組織，使合金具有良好的切 削性能、熱塑性，消除合金在加工中的冷脆性。 發明內容本發明的目的在于有效解決鉛黃銅污染環境的問題和鉍黃銅成分過高等 系列問題，可以為電子器件、水暖衛浴、結構件等領域提供一種低成本高性 能的無鉛易切削硅石墨黃銅。本發明的內容無鉛易切削黃銅的成分，銅58.0%-62.0%，硅0.1%-3.5 %，石墨0.1%-3.5%，但硅和石墨的含量之和為1.0%-4.0%，余量為鋅，雜質 總量不超過0.05%。本發明工藝流程如下-本發明所述無鉛易切削硅石墨黃銅的制備使用工頻有芯感應電爐或者中 頻感應電爐、電阻爐，在銅鋅合金熔體中，按成分配比和加料順序，加入石 墨粉、鋅錠和銅-硅中間合金，出爐澆鑄，制備出圓柱形銅合金錠。合金成分 控制銅58.0%-62.0%，硅0.1%-3.5%，石墨0.1%-3.5%，硅和石墨的含量 之和為1.0%-4.0%，余是為鋅，雜質總量不超過0.05%。本發明的優點1) 實現了易切削黃銅的無鉛化，合金成分中不含鉛，對環境友好，對人體 健康。2) 成本較低。所添加的硅元素及石墨的價格便宜，降低黃銅的生產成本。3) 無鉛易切削硅石墨黃銅的熱塑性非常好，熱擠壓比高達80以上，也無 冷脆現象出現。4) 生產工藝簡單，可利用現有的鉛黃銅設備進行生產，只需對其進行洗爐 處理，不需要新的投資。
具體實施方式
實施例1:無鉛易切削黃銅的成分，銅58.0%，硅0.1%，石墨1.1%，但硅和石墨的 含量之和為1.2%，余量為鋅，雜質總量不超過0.05%。考慮各元素的市場價 格、生產工藝進行成本核算，合金價格相當于HPb59-l的94%，切削性能相 當于71%，熱塑性好，熱擠壓比為卯，無冷脆現象出現。實施例2:無鉛易切削黃銅的成分，銅60.0%，硅(Si)0.7W,石墨0.8%，但硅和石 墨的含量之和為1.5%，余量為鋅，雜質總量不超過0.05%。考慮各元素的市 場價格、生產工藝進行成本核算，合金價格相當于HPb59-l的97%，切削性 能相當于73%，熱塑性好(熱擠壓比為110)，無冷脆現象出現。實施例3:無鉛易切削黃銅的成分，銅60.0%，硅(Si)0.6。/c)，石墨2.1%,但硅和石墨的含量之和為2.7%，余量為鋅，雜質總量不超過0.05%。考慮各元素的市 場價格、生產工藝進行成本核算，合金價格相當于HPb59-l的93%，切削性 能相當于70%，熱塑性好(熱擠壓比為85)，無冷脆現象出現。 實施例4:無鉛易切削黃銅的成分，銅62.0%,硅3.5%，石墨0.5%，但硅和石墨的 含量之和為4.0°/。，余量為鋅，雜質總量不超過0.05%。考慮各元素的市場價 格、生產工藝進行成本核算，合金價格相當于HPb59-l的104M，切削性能相 當于75%，熱塑性好(熱擠壓比為115)，無冷脆現象出現。實施例5:無鉛易切削黃銅的成分，銅62.0%，硅0.1%，石墨3.5%，但硅和石墨的 含量之和為3.6%，余量為鋅，雜質總量不超過0.05%。考慮各元素的市場價 格、生產工藝進行成本核算，合金價格相當于HPb59-l的92%，切削性能相 當于70%，熱塑性好，熱擠壓比為80，無冷脆現象出現。
權利要求
1、一種含硅、石墨的無鉛易切削黃銅，其特征在于黃銅中包含有銅、鋅、硅、石墨，合金元素的質量分數分別為銅58.0-62.0％，硅0.1-3.5％，石墨0.1-3.5％，硅和石墨的含量之和為1.0-4.0％，余量為鋅，雜質的總量不超過0.05％。
全文摘要
一種無鉛易切削硅石墨黃銅，屬金屬材料的制造技術領域。黃銅各合金元素的質量分數分別為銅58.0-62.0％，硅0.1-3.5％，石墨0.1-3.5％，硅的質量分數和石墨的質量分數之和為1.0-4.0％，余量為鋅，雜質的總量不超過0.05％。本發明在現有易切削鉛黃銅的基礎上，針對該材料在使用環境與使用條件下的具體要求，采用硅及石墨元素替代污染環境而且對人體健康危害很大的鉛元素Pb，實現易切削鉛黃銅的無鉛化。該黃銅現時具有優良的切削性能、熱塑性，熱擠壓比高達80以上，也無冷脆現象出現，應用于電子器件、水暖衛浴、結構件等領域，替代現有的易切削鉛黃銅。
文檔編號C22C9/04GK101235448SQ20081003066
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者周忠誠, 黃勁松 申請人:中南大學