專利名稱：一種含石墨的易切削鋅白銅合金及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料技術領域，尤其是指一種具有優良的切削性能、綜合力學性能和耐蝕性能的環保的無鉛的含石墨的易切削鋅白銅合金及其制備工藝。
背景技術：
由于含鉛鋅白銅(在鋅白銅中加入O. 5% 2.0%的鉛，以改善其切削性能，也稱為易切削鋅白銅)具有優良的切削性能、綜合力學性能和耐腐蝕性能，同時具有彈性好，易于冷熱壓力加工，易于焊接的特點，因此被廣泛用于制造儀器儀表零件，耐蝕的結構件、插接件，特別在眼鏡配件、儀器儀表、鐘表工業和醫療器械等行業，含鉛鋅白銅更是占有重要地位。由于鉛在鋅白銅中主要以游離態存在，從而導致含鉛鋅白銅零件在使用過程中或廢棄后，因重金屬鉛的不斷溶出對人體健康造成危害并對環境產生污染。因此，世界各國相繼出臺了對含鉛零件的政府禁令，使得開發無鉛的環保合金代替含鉛合金成為當今金屬材料制造業刻不容緩的課題。

發明內容
本發明提出的一種含石墨的易切削鋅白銅合金及其制備工藝，其克服了背景技術中的含鉛鋅白銅所存在的缺點。本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之一是一種含石墨的易切削鋅白銅合金，該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳10% 40%,鋅10% 35%，石墨O. 5% 2. 5%,鈰O. 1% O. 5%,余量為銅和不可避免的雜質。—較佳實施例之中該雜質中鉛含量小于O. 01%。一較佳實施例之中該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳15% 25%，鋅15% 25%，石墨O. 8% 2. 0%,鈰O. 15% O. 4%,余量為銅和不可避免的雜質。本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之二是—種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，包括 步驟I，球磨混合粉末，該混合粉末中成分重量百分比為鎳10% 40%，鋅10% 35%，石墨O. 5% 2. 5%，鈰O. 1% O. 5%，余量為銅和不可避免的雜質；步驟2，燒結混合粉末以生成圓錠，該燒結工藝壓力15 35MPa，溫度750°C 9500C ;接著圓錠保溫I 2. 5小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐；步驟3，圓錠熱擠壓處理成棒坯，該熱擠壓工藝溫度750°C 900°C ；步驟4，棒坯冷加工和熱處理成為成品，該熱處理工藝溫度600°C 850°C，保溫時間I. 5 4小時。一較佳實施例之中該步驟I中的混合粉末選用的材料包括銅粉、鎳粉、鋅粉、鈰粉和銅包石墨粉，該銅包石墨粉中石墨質量百分比為30 70%。一較佳實施例之中該步驟I中的混合粉末中成分重量百分比為鎳15% 25%，鋅15% 25%，石墨O. 8% 2. 0%,鈰O. 15% O. 4%,余量為銅和不可避免的雜質。一較佳實施例之中該步驟I的球磨工藝球磨時間7 20小時，球料比5:1 10:1。一較佳實施例之中該步驟2中的燒結工藝壓力25 30MPa，溫度800°C 8500C ;圓錠保溫I. 5 2小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐。一較佳實施例之中該步驟3中熱擠壓工藝溫度800°C 850°C .一較佳實施例之中該步驟4中的熱處理工藝溫度650°C 700°C，保溫時間為2 3小時。本發明的易切削鋅白銅合金及其制備工藝具有如下優點 I、鋅白銅合金包括鎳10% 40%，鋅10% 35%，石墨，鈰O. 1% O. 5%，則能產生技術效果a、合金中添加O. 5% 2. 5%的石墨，石墨顆粒細小且分布均勻，石墨顆粒質地軟，幾乎不固溶于銅，當其彌散地分布于銅基體時，可以起到刀具潤滑和切削斷屑的作用，因此能明顯改善鋅白銅的切削性能，切削性能優良；b、合金中添加O. 5% 2. 5%的石墨,石墨顆粒以球狀均勻分布在金屬基體中，具有優異的耐蝕性能，耐蝕性能與普通鋅白銅的耐蝕性能基本相同；C、合金中添加O. 1% O. 5%鈰，能細化合金的晶粒，使合金具有優良的綜合機械性能和冷、熱加工性能，使合金在生產過程中無冷裂、熱裂現象，易加工成型，產品性能穩定，成品率高，使合金抗拉強度、斷后延伸率和硬度與普通鋅白銅基本相同，并高于含鉛鋅白銅合金的抗拉強度、斷后延伸率和硬度；d、環保，成本低，且能制成棒材、型材、線材、管材、帶材和板材等制品，能廣泛應用于眼鏡配件、儀器儀表、鐘表工業和醫療器械等行業。2、鎳15% 25%,鋅15% 25%，石墨O. 8% 2. 0%,鈰O. 15% O. 4%,成本低，切削性能優良，耐蝕性能優異，綜合機械性能和冷、熱加工性能優良。3、該燒結工藝壓力15 35MPa，溫度為750°C 950°C;接著保溫I 2. 5小時，然后冷卻至溫度低于100°c后出爐，則a、使石墨粉外層的銅與鋅白銅基體結合為一體，使石墨顆粒均勻分布在鋅白銅基體中；b、耐蝕性能優異，綜合機械性能和冷、熱加工性能優良。4、熱擠壓工藝溫度750V 900°C，提高合金綜合機械性能和冷、熱加工性能。5、熱處理工藝溫度為600°C 850°C，保溫時間為I. 5 4小時，提高合金綜合機械性能和冷、熱加工性能。 6、鋅白銅合金中添加銅包石墨粉料，改善鋅白銅的切削性能，保證鋅白銅的熱加工和冷加工性能。
具體實施例方式實施例一一種含石墨的易切削鋅白銅合金，該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳10% 40%，鋅 10% 35%，石墨 O. 5% 2. 5%，鈰 O. 1% O. 5%，例如石墨選 I. 2、I. 5、I. 8%，鈰選 O. 2、O. 3,0. 4%。本實施例之中，重量百分比組成為鎳16%，鋅18%，石墨I. 2%，鈰O. 2%，余量為銅和不可避免的雜質，該雜質中鉛含量小于O. 01%。
—種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，包括步驟I,球磨混合粉末,該混合粉末選用的材料包括銅粉、鎳粉16%、鋅粉18%、鋪粉O. 2%和銅包石墨粉2. 4%，該銅包石墨粉中石墨質量百分比為45 55%，使該混合粉末成分重量百分比為鎳16%，鋅18%，石墨I. 2%，鈰O. 2%，余量為銅和不可避免的雜質。該步驟I的球磨工藝球磨時間11 13小時，例如12小時；球料比5:1 10:1。步驟2，燒結混合粉末以生成Φ120_圓錠，先壓制成型，接著真空燒結，該燒結工藝壓力25MPa，溫度800°C;接著圓錠保溫I. 5小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐；以使銅包石墨粉外層的銅與白銅基體結合為一體，石墨顆粒均勻分布在白銅基體中。步驟3，圓錠熱擠壓處理成直徑12mm 18mm的棒坯，該熱擠壓工藝溫度800°C ；步驟4，拉拔棒坯和熱處理成Φ2πιπι的線材成品，先拉拔棒坯成線材，冷加工率在O 60%之間，然后熱處理線材，該熱處理工藝溫度650°C，保溫時間2小時。
本實施例制成的鋅白銅合金的抗拉強度為475MPa，硬度為HV106。本實施例制成的鋅白銅合金具有優異的易切削性能、優良的綜合機械性能(σ b=470MPa 550MPa)和良好的耐蝕性能，可制成棒材、線材、管材和型材等制品，廣泛應用于眼鏡配件、儀器儀表、鐘表工業和醫療器械等領域。它與切削性能最佳的鉛黃銅C36000的相對可切削率(作為100%)相比，它的可切削率超過72%，明顯高于普通鋅白銅合金的可切削率20%，與含鉛鋅白銅合金的可切削率75%基本相當。本實施例提出的環保無鉛易切削鋅白銅合金是在普通鋅白銅合金基礎上添加石墨顆粒和微量的金屬鈰。石墨是環境友好材料，不會對人體和環境造成任何的污染；同時，石墨顆粒質地軟，幾乎不固溶于銅，當其彌散地分布于銅基體時，可以起到刀具潤滑和切削斷屑的作用，明顯改善鋅白銅的切削性能。為使各種金屬顆粒能夠牢固地燒結在一起，向合金中加入了微量的金屬鈰，同時，鈰具有晶粒細化作用，提高了合金的機械性能和冷、熱加工性能。實施例二一種含石墨的易切削鋅白銅合金，該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳18%，鋅20%，石墨I. 8%，鈰O. 3%，余量為銅和不可避免的雜質，該雜質中鉛含量小于O. 01%。—種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，包括步驟I,球磨混合粉末,該混合粉末選用的材料包括銅粉、鎳粉18%、鋅粉20%、鋪粉O. 3%和銅包石墨粉3. 6%，該銅包石墨粉中石墨質量百分比為45 55%，使該混合粉末成分重量百分比為鎳18%，鋅20%，石墨I. 8%，鈰O. 3%，余量為銅和不可避免的雜質。該步驟I的球磨工藝球磨時間7 9小時，例如8小時；球料比5:1 10: I。步驟2，燒結混合粉末以生成Φ 120mm圓錠，該燒結工藝壓力30MPa，溫度850°C ；接著圓錠保溫2小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐；使銅包石墨粉外層的銅與白銅基體結合為一體，石墨顆粒均勻分布在白銅基體中。步驟3，圓錠熱擠壓處理成直徑12mm的棒；K，該熱擠壓工藝溫度850°C ；步驟4，拉拔棒坯和熱處理成Φ2πιπι的線材成品，先拉拔棒坯成線材，然后熱處理線材，該熱處理工藝溫度700°C，保溫時間3小時。本實施例制成的鋅白銅合金的抗拉強度為497MPa，硬度為HV118。以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋 的范圍內。
權利要求
1.一種含石墨的易切削鋅白銅合金，其特征在于該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳10% 40%，鋅10% 35%，石墨O. 5% 2. 5%,鈰O. 1% O. 5%,余量為銅和不可避免的雜質。
2.根據權利要求I所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金，其特征在于該雜質中鉛含量小于O. 01%。
3.根據權利要求I或2所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金，其特征在于該鋅白銅合金的重量百分比組成為鎳15% 25%，鋅15% 25%，石墨O. 8% 2. 0%，鈰O. 15% 0.4%，余量為銅和不可避免的雜質。
4.一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于包括 步驟1，球磨混合粉末，該混合粉末中成分重量百分比為鎳10% 40%，鋅10% 35%，石墨O. 5% 2. 5%，鈰O. 1% O. 5%，余量為銅和不可避免的雜質； 步驟2，燒結混合粉末以生成圓錠，該燒結工藝壓力15 35MPa，溫度750°C 950°C;接著圓錠保溫I 2. 5小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐； 步驟3，圓錠熱擠壓處理成棒坯，該熱擠壓工藝溫度750V 900°C ； 步驟4，棒坯冷加工和熱處理成為成品，該熱處理工藝溫度600°C 850°C，保溫時間1.5 4小時。
5.根據權利要求4所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟I中的混合粉末選用的材料包括銅粉、鎳粉、鋅粉、鈰粉和銅包石墨粉，該銅包石墨粉中石墨質量百分比為30 70%。
6.根據權利要求5所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟I中的混合粉末中成分重量百分比為鎳15% 25%，鋅15% 25%，石墨O. 8% 2. 0%，鈰O. 15% O. 4%，余量為銅和不可避免的雜質。
7.根據權利要求4或5或6所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟I的球磨工藝球磨時間7 20小時，球料比5:1 10:1。
8.根據權利要求4或5或6所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟2中的燒結工藝壓力25 30MPa，溫度800°C 850°C;圓錠保溫I. 5 2小時，然后冷卻至溫度低于100°C后出爐。
9.根據權利要求4或5或6所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟3中熱擠壓工藝溫度800°C 850°C。
10.根據權利要求4或5或6所述的一種含石墨的易切削鋅白銅合金制備工藝，其特征在于該步驟4中的熱處理工藝溫度650°C 700°C，保溫時間為2 3小時。
全文摘要
本發明公開了一種含石墨的易切削鋅白銅合金及其制備工藝，該制備工藝包括步驟1，球磨混合粉末，該混合粉末中成分重量百分比為鎳10%～40%，鋅10%～35%，石墨0.5%～2.5%，鈰0.1%～0.5%，余量為銅和不可避免的雜質；步驟2，燒結混合粉末以生成圓錠；步驟3，圓錠熱擠壓處理成棒坯；步驟4，棒坯冷加工和熱處理成為成品。它能產生技術效果1、切削性能優良；2、耐蝕性能優異；3、合金具有優良的綜合機械性能和冷、熱加工性能，使合金在生產過程中無冷裂、熱裂現象，易加工成型，產品性能穩定，成品率高，使合金抗拉強度、斷后延伸率和硬度與普通鋅白銅基本相同，并高于含鉛鋅白銅合金的抗拉強度、斷后延伸率和硬度。
文檔編號C22F1/08GK102888528SQ201210362618
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者梁賀, 黃文輝, 秦如德, 李祥, 盧曉軍 申請人:廈門火炬特種金屬材料有限公司