一種無鉛環保鋅白銅合金材料及其制備方法
【專利摘要】一種無鉛環保鋅白銅合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為：錳3.5-3.9、錫3.8-4.1、鎳17.5-18.9、硅0.6-0.9、鐵0.25-0.4、鉬1.5-1.7、鎢0.3-0.5、鈷0.05-0.09、鋅5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量為銅。本發明合金含有硅、錳、Ta，使得合金切削性能好，無毒無害；還含有鎢、V、鉬、鈷，使得合金熱加工性能好，而且防高溫氧化；該銅合金適用于切削加工、熱鍛加工、拋光加工，適用于制作制作軸承﹑蝸輪﹑齒輪以及精密零件。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【專利說明】一種無鉛環保鋅白銅合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬合金材料的制造領域，尤其涉及一種無鉛環保鋅白銅合金材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]銅因其良好的導電性，可塑性，耐腐蝕性，應用非常廣泛。在銅合金中添加鋁、鎳、錳、錫、硅、鉛等元素，可以改善銅的性能，用于不同的場所。目前我國現有的銅合金仍存在一些問題，如合金內含有大量雜質元素，高溫疲勞性差、高溫強度低；硬度低，耐磨性差、摩擦系數大，使用壽命短；導電性差，浪費電能；彎曲加工性能差，容易折斷；質量重，施工困難；還不能滿足市場要求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種無鉛環保鋅白銅合金材料及其制備方法，該銅合金材料具有熱加工性能好、切削性好的優點。
[0004]本發明的技術方案如下:
一種無鉛環保鋅白銅合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:錳 3.5-3.9、錫 3.8-4.1、鎳 17.5-18.9、硅 0.6-0.9、鐵 0.25-0.4、鑰 1.5-1.7、鎢
0.3-0.5、鈷 0.05-0.09、鋅 5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量為銅。
[0005]所述的無鉛環保鋅白銅合金材料的生產方法，其特征在于:` (1)、準備純銅與廢銅按1:0.5-0.9比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鋅、錫、V; (2)鎳、錳、鐵；
(3)鈷、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-24分鐘，投料后攪拌均勻。
[0006]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以260_270°C /小時速率升溫至300_320°C，保溫40-50分鐘，再以240-250 °C /小時速率升溫至540-560 °C，保溫1_2小時；再以260-2700C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時；再以240_250°C /小時速率升溫至360-380°C，保溫1-2小時；再以250-260°C /小時速率降溫至100_120°C，保溫1-2小時；再以200-210°C /小時速率升溫至300-320°C，保溫2_3小時，取出空冷即得。
[0007]所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:碳酸鈣粉4-5、鋁礬土 2.1-2.5、樹木灰燼1-2、納米二氧化硅1-2、明礬2-3、玉石粉3-4、電石粉4-5、氟鈦酸鉀2_3、四硼酸鈉1_2、Bi2O3 2-3 ;其制備方法是將碳酸鈣粉、鋁礬土、樹木灰燼、納米二氧化硅、明礬、玉石粉、電石粉混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0008]本發明的有益效果
本發明合金含有硅、錳、Ta，使得合金切削性能好，無毒無害；還含有鎢、V、鑰、鈷，使得合金熱加工性能好，而且防高溫氧化；該銅合金適用于切削加工、熱鍛加工、拋光加工，適用于制作制作軸承、蝸輪、齒輪以及精密零件。本發明精煉劑用于鑄造生產，能使鑄件中的氣孔度降低1-2度，氧化夾雜物在2級左右，明顯提高成品率。
【具體實施方式】
[0009]一種無鉛環保鋅白銅合金材料，其含有的化學元素成分及其質量百分比為:錳
3.5-3.9、錫 3.8-4.1、鎳 17.5-18.9、硅 0.6-0.9、鐵 0.25-0.4、鑰 1.5-1.7、鎢 0.3-0.5、鈷
0.05-0.09、鋅 5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量為銅。
[0010]所述的無鉛環保鋅白銅合金材料的生產方法如下:
(1)、準備純銅與廢銅按1:0.7比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等；
(2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鋅、錫、V;(2)鎳、錳、鐵；
(3)鈷、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為22分鐘，投料后攪拌均勻。
`[0011]所述的鑄后熱處理是:先由室溫以265°C /小時速率升溫至310°C，保溫45分鐘，再以245°C /小時速率升溫至550°C，保溫1.5小時；再以265°C /小時速率降溫至110°C，保溫1.5小時；再以245°C /小時速率升溫至370°C，保溫1.5小時；再以255°C /小時速率降溫至110°C，保溫1.5小時；再以205°C /小時速率升溫至310°C，保溫2.4小時，取出空冷即得。
[0012]所述的精煉劑由下列重量份(公斤)的原料制成:碳酸鈣粉5、鋁礬土 2.1、樹木灰燼1、納米二氧化硅2、明礬2、玉石粉4、電石粉4、氟鈦酸鉀3、四硼酸鈉2、Bi2O3 2 ;其制備方法是將碳酸鈣粉、鋁礬土、樹木灰燼、納米二氧化硅、明礬、玉石粉、電石粉混合，加熱至2600-30000C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
[0013]本實施例無鉛環保鋅白銅合金材料，抗拉強度6 b為555Mpa，屈服強度522MPa，硬度值HB為150，導電率％IACS70，軟化溫度600°C，延伸率15%。
【權利要求】
1.一種無鉛環保鋅白銅合金材料，其特征在于:其含有的化學元素成分及其質量百分比為:錳 3.5-3.9、錫 3.8-4.1、鎳 17.5-18.9、硅 0.6-0.9、鐵 0.25-0.4、鑰 1.5-1.7、鎢0.3-0.5、鈷 0.05-0.09、鋅 5.5-5.9、V0.9-1.2、Ta0.04-0.06、余量為銅。
2.根據權利要求1所述的無鉛環保鋅白銅合金材料的生產方法，其特征在于: (1)、準備純銅與廢銅按1:0.5-0.9比例作為銅基質來源，將純銅加入投入爐中熔化，進行脫雜質、脫氧、采用精煉劑一次精煉、添加合金成分進行合金化，再加入廢銅熔化、加入精煉劑二次精煉 、檢測并調整化學元素成分含量至合格、澆鑄、鑄后熱處理等； (2)、合金化過程中向爐內投入合金元素的批次順序為:(1)鋅、錫、V; (2)鎳、錳、鐵；(3)鈷、鎢；(4)其他剩余成分；各批次投入元素的時間間隔為20-24分鐘，投料后攪拌均勻。
3.根據權利要求2所述的無鉛環保鋅白銅合金材料的生產方法，其特征在于:所述的鑄后熱處理是:先由室溫以260-270 V /小時速率升溫至300-320 V，保溫40-50分鐘，再以240-2500C /小時速率升溫至540-560°C，保溫1_2小時；再以260_270°C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時；再以240-250°C /小時速率升溫至360_380°C，保溫1_2小時；再以250-260°C /小時速率降溫至100-120°C，保溫1-2小時；再以200-210°C /小時速率升溫至300-320°C，保溫2-3小時，取出空冷即得。
4.根據權利要求2所述的無鉛環保鋅白銅合金材料的生產方法，其特征在于:所述的精煉劑由下列重量份的原料制成:碳酸鈣粉4-5、鋁礬土 2.1-2.5、樹木灰燼1-2、納米二氧化硅1-2、明礬2-3、玉石粉3-4、電石粉4-5、氟鈦酸鉀2-3、四硼酸鈉1-2、Bi2O3 2-3 ;其制備方法是將碳酸鈣粉、鋁礬土、樹木灰燼、納米二氧化硅、明礬、玉石粉、電石粉混合，加熱至2600-3000°C，攪拌1-2小時，冷卻后，加入至10-15%的鹽酸溶液中，浸泡1-2小時，過濾，濾渣反復用清水洗凈，烘干，與其它成分合并混合均勻即得。
【文檔編號】C22C9/06GK103757479SQ201410011512
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】丁健, 倪受春, 林其斌, 葛浩, 夏巖磊, 楊玭 申請人:滁州學院