專利名稱：一種優質砷黃銅棒的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種水暖衛浴零部件及器材用的銅合金，具體是優質砷黃銅棒的制備方法。
背景技術：
黃銅棒具有優良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤滑等特點，適用于各種自動車床、數控車床等機加工，以及各種熱沖、復雜成型，有表面要求的加工產品及環保要求的其他零部件。但普通的黃銅棒易因腐蝕而導致失效，且溶出的鉛和鋅，直接危害到人體的健康。
自2006年，歐盟、澳洲、日本已明確規定2006年以后，進入這些國家的衛浴銅制品必須采用耐腐蝕、抗脫鋅銅材，并以法律形式加以約束。目前，世界上能真正生產該類銅材的只有日本、韓國、瑞典等少數幾個國家。同時世界范圍內的80%的衛浴潔具生產基地在中國，目前該類銅材國內需求大部分依賴進口。本公司成立技術攻關小組，致力于耐腐蝕黃銅的研究，已成功研發一種適合各種機加工和熱沖、復雜成型的優質耐腐蝕銅棒的制備方法。發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種優質砷黃銅棒的制備方法，通過本發明方法可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優良鑄造性能的優質砷黃銅棒。
為了達成上述目的，本發明的解決方案是
一種優質砷黃銅棒的制備方法依次通過以下步驟實現1)、將砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)、將所述工頻熔銅爐調低壓180V，補入占砷黃銅原料0. 2 0. 3wt %的鉛使之熔化，再補入占砷黃銅原料3 5wt %的鋅錠使之熔化；3)、將 Cu-As中間合金壓入所述工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)、將占砷黃銅原料0. 1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑壓入所述銅液中，連續攪拌精煉12min 15min ；5)、精煉并打渣起灰；6)、精煉并調整成分；7)、將所述工頻熔銅爐內的所述銅水放入保溫爐內，控制該保溫爐的溫度在 1000°C 1050°C的范圍內；8)、將所述保溫爐內的所述銅水引鑄成銅棒；其中，所述Cu-As 中間合金中Cu-As的重量比為70 30，所述銅精煉清渣劑采用硅砂、蘇打40wt% 和冰晶石6wt%合成。
在進行所述精煉打渣起灰步驟5之前，先使所述工頻熔銅爐停電靜置5min IOmin0
在所述精煉調整成分步驟6中，在所述銅液中補入相應原料調整所述銅水的成分，所述工頻熔銅爐開工業電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達 1030°C 1080°C，保持 3min 5min。
在所述精煉調整成分步驟6之后，使所述工頻熔銅爐停電靜置5min 7min。
采用上述技術方案后，本發明一種優質砷黃銅棒的制備方法具有以下有益效果 在銅水中加入銅精煉清渣劑精煉之前，先在銅水中加入Cu-As中間合金，As與Si能形成化合物，使ai不易揮發，達到防止脫鋅的效果；通過本發明的制備方法，引鑄成的優質砷黃銅棒的化學成分的質量百分比為61. 8% 63. 0% Cu、1.0% 2.0% Pb和0. 08% 0. 15% As，鐵雜質含量小于0. 2wt%，余量為Si和不可避免的雜質；利用本發明制備的優質砷黃銅棒所鑄造的產品，其抗拉強度為400MPa 450MPa，延伸率為15% 25%，硬度為120 140HV ；由于Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，使引鑄的銅棒具有優良的抗失鋅、耐腐蝕能力，同時具有較好的鑄造性能、切削性能和拋磨性能。
具體實施方式
為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。
本發明的一種優質砷黃銅棒的制備方法，可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優良鑄造性能的優質砷黃銅棒。
本發明一種優質砷黃銅棒的制備方法，依次通過以下步驟實現
A、將砷黃銅回爐料、廢銅、銅糠等砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，開工業電壓高壓 380V，升溫至完全熔化得到銅液；
B、將工頻熔銅爐調低壓180V，加入占砷黃銅原料0. 2 0. 3wt%的鉛；為了防止鉛的氧化，將鉛立即壓入銅液內部進行攪拌，使之熔化；再加入占砷黃銅原料3 5wt%的鋅錠，連續攪拌到上述各種原料完全熔化；由于鉛不固溶于Cu-Si合金，存在于固溶體晶界處，有相當強的潤滑與減磨作用，使生產出來的砷黃銅棒有較好的切削性能；鋅是黃銅合金的主要成份，能夠使銅的顏色由紫色轉變成黃色，還能夠降低生產成本和增加切削性能；
C、加入30%的Cu-As中間合金，將其壓入工頻熔銅爐底，攪拌均勻，Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，As與Si能形成化合物，使Si不易揮發，達到防止脫鋅的效果，另外As還能提高耐堿性、耐腐蝕能力等；
D、加入占砷黃銅原料0. 1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑，將此銅精煉清渣劑壓入銅液，連續攪拌精煉12min 15min ；銅精煉清渣劑采用硅砂5#t%、蘇打40Wt%和冰晶石 6wt%合成；銅精煉清渣劑的作用主要是除去銅液中的酸性、堿性、中性氧化物，覆蓋銅液， 防止銅液吸氣；
E、精煉完畢后，停電靜置5min lOmin，同時打渣起灰，這樣有助于使銅水中含有的灰渣、雜質等充分上浮至銅水表面；把成團的灰渣打散然后用撈灰瓢將灰渣撈起，并多抖動撈灰瓢，以便灰渣里的銅水徹底與灰渣分離落回工頻熔銅爐內，減少灰渣中的銅的含量， 銅灰中的銅含量應控制在10%以下，然后取樣測試成分；
F、根據成分測試結果，按照加工要求在銅液中補入相應原料，工頻熔銅爐開工業電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達1030°C 1080°C，保持^iin 5min ；然后停電靜置:3min 5min，進行復檢，取樣測試成分；
G、精煉并調整好成分后，停電5-7min左右，這樣有助于使銅水中含有的灰渣、雜質等充分上浮至銅水表面，提高精煉的效果、提高銅水的各種力學性能；靜置完畢后，開始向保溫爐內放銅水，使銅水的流量從小到大，控制其實現平穩的流量，不允許放水時急沖或時大時小造成銅水帶入更多的氣體和雜質，放完銅水后及時清理流槽內的固銅和氧化物；
H、控制保溫爐的溫度在1000°C 1050°C的范圍；如果溫度過高會增加鋅的燒損，溫度過低增加引鑄棒表面的砂眼、皮下氣孔和橫向裂紋的幾率，并影響銅棒內部拋光，甚至引棒不出來；
I、裝石墨模具引冷卻水前，先將準備好的壓輪、引錠槽、引棒頭等安裝好并開始裝模試水，具體操作步驟如后所述；換模時動作快速，以減少石墨模具的底座出銅水口部位氧化過度；裝模時保持所引銅棒的直度，引鑄時調節好引速、水壓和爐溫；在引出二支棒以內檢查棒、管的尺寸，公差是否符合要求，檢查銅棒表面是否有裂紋、氣孔、夾雜、砂眼等質量問題；
J、控制好引鑄速度，如果砷黃銅棒引鑄速度快時，銅棒表面比較軟，拉光時表面很差；引鑄速度慢時，銅棒表面比較硬，拉光時表面較好；一般情況下為普通黃銅棒引速的一半，速度的快慢以銅棒出模口為暗紅色為宜；
K、控制保溫爐的溫度在960°C 1000°C左右；根據銅水溫度的高低來調整保溫檔，一般引鑄小棒、六角棒、異形材、空心棒時，保溫爐內銅水的溫度比引鑄實心銅棒低些； 保溫爐撈渣時，應將其覆蓋在銅水上面的氧化物打碎壓入銅水中熔化。
其中步驟I中，在上述保溫爐的出料口處安裝有冷卻水套，該冷卻水套內設有紫銅套，在該紫銅套內且緊貼該紫銅套的內壁面設有石墨模具；在該冷卻水套的內壁面和該紫銅套的外壁面之間形成一個水腔，且在該冷卻水套上開有連通該水腔的進水口和出水
引鑄時，保溫爐內的銅水從其出料口流出并通過該石墨模具被將引鑄成銅棒，冷卻水通過該進水口和該出水口在該冷卻水套內的水腔內循環冷卻銅水使之完成引鑄。
上述石墨模具的外壁面與上述紫銅套內壁面的接觸面達到70%，能實現較佳的冷卻效果。上述紫銅套的外壁面與冷卻水接觸會產生一層水垢影響冷卻效果，因此，冷卻水套用20 30天后拆下紫銅套去除其表面的水垢，以保證冷卻效果。
引鑄時，上述冷卻水套的水壓均為1. 5 2. 0公斤，水溫約48士5°C。
上述砷黃銅原料中的鐵雜質含量小于0. 2wt%。
通過本發明的制備方法，鑄成的優質砷黃銅棒的化學成分的質量百分比為 61. 8% 63. 0% Cu、l. 0% 2. 0% Pb和0. 08% 0. 15% As，余量為Zn和不可避免的雜質。利用本發明制備的優質砷黃銅棒所鑄造的產品，其抗拉強度為400MPa 450MPa，延伸率為15% 25%，硬度為120 140HV;由于Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30， 使引鑄的銅棒具有優良的抗失鋅、耐腐蝕能力，同時具有較好的鑄造性能、切削性能和拋磨性能。
下面對通過上述A-K步驟鑄成的優質砷黃銅棒的化學成分的質量百分比和力學性能的進一步說明，以表明本發明制備方法的突出效果。
例如，所制備的優質砷黃銅棒的化學成分的質量百分比為61.71% Cu、1.98% Pb和0. 136% As,余量為Si和不可避免的雜質。優質砷黃銅棒的力學性能抗拉強度為 428Mpa、延伸率為25%、硬度為1IMHV。
所制備的優質砷黃銅棒的化學成分的質量百分比為62.20% Cu、1.65% 1 和 0. 15% As，余量為Si和不可避免的雜質。優質砷黃銅棒的力學性能抗拉強度為435MPa、 延伸率為20%、硬度為U6HV。
上述實施例并非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
權利要求
1.一種優質砷黃銅棒的制備方法依次通過以下步驟實現1)、將砷黃銅的原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)、將所述工頻熔銅爐調低壓180V，補入占砷黃銅原料0.2 0. 3wt%的鉛使之熔化， 再補入占砷黃銅原料3 5wt%的鋅錠使之熔化；3)、將Cu-As中間合金壓入所述工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)、將占砷黃銅原料0.1 0. 2wt%的銅精煉清渣劑壓入所述銅液中，連續攪拌精煉 12min 15min ；5)、精煉并打渣起灰；6)、精煉并調整成分；7)、將所述工頻熔銅爐內的所述銅水放入保溫爐內，控制該保溫爐的溫度在1000°C 1050°C的范圍內；8)、將所述保溫爐內的所述銅水引鑄成銅棒；其特征在于，所述Cu-As中間合金中Cu-As的重量比為70 30，所述銅精煉清渣劑采用硅砂、蘇打冰晶石6wt%合成。
2.如權利要求1所述的一種優質砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在進行所述精煉打渣起灰步驟5之前，先使所述工頻熔銅爐停電靜置5min lOmin。
3.如權利要求1或2所述的一種優質砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在所述精煉調整成分步驟6中，在所述銅液中補入相應原料調整所述銅水的成分，所述工頻熔銅爐開工業電壓高壓380V，攪拌至原料完全熔化，升溫至噴火，溫度達1030°C 1080°C，保持 3min 5min。
4.如權利要求3所述的一種優質砷黃銅棒的制備方法，其特征在于在所述精煉調整成分步驟6之后，使所述工頻熔銅爐停電靜置5min 7min。
全文摘要
本發明公開一種優質砷黃銅棒的制備方法依次通過以下步驟實現1)砷黃銅原料投入工頻熔銅爐中，升溫至完全熔化得到銅液；2)將工頻熔銅爐調低壓180V，加入占砷黃銅原料0.2～0.3wt％的鉛使之熔化，加入占砷黃銅原料3～5wt％的鋅錠使之熔化；3)Cu-As中間合金壓入工頻熔銅爐底，攪拌均勻；4)將占砷黃銅原料0.1～0.2wt％的銅精煉清渣劑壓入銅液中，連續攪拌精煉12min～15min；5)精煉并打渣起灰；6)精煉并調整成分；7)將工頻熔銅爐內的銅水放入保溫爐內，控制保溫爐的溫度在1000℃～1050℃范圍；8)將保溫爐內的所述銅水引鑄成銅棒；Cu-As中間合金中Cu-As重量比為70∶30。本發明一種優質砷黃銅棒的制備方法，可制備出耐腐蝕、防脫鋅并具有優良鑄造性能的優質砷黃銅棒。
文檔編號C22C1/03GK102517466SQ20111045640
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者曾華文, 竇宜宏, 蔡吉林 申請人:中宇建材集團有限公司