本發明涉及一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，本發明還涉及一種利用環保型無鉛易切削鈰黃銅合金生產的鑄錠的制備方法，屬于金屬材料及其制造領域。

背景技術：

黃銅是銅與鋅的合金。最簡單的黃銅是銅——鋅二元合金，稱為簡單黃銅或普通黃銅。改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高，其強度也提高，而塑性降低。為了改善黃銅的某種性能，通常在簡單黃銅中加入鉛來改善黃銅的切削性和耐磨性等性能。但是鉛是人體細胞的“殺手”，對人體危害巨大，美國和歐盟已明確規定進口產品中的黃銅要完全符合歐盟ROHS指令和WEEE指令要求，并能滿足美國加州AB1953法案的有色金屬規定。隨著中國人民生活水平和質量的不斷提高，無鉛黃銅也必然會完全取代鉛黃銅。而黃銅廣泛應用于醫療設備部件、IT通訊部件、有線電視部件、電子電器連接器、接插件、螺絲、凈水設備部件、閥門、五金器件、服裝、拉鏈等行業。為滿足這一市場需求，黃銅生產企業紛紛開發替代鉛的無鉛黃銅產品，例如中國專利號為200910044086.7公開了一種燒結無鉛易切削黃銅及其制備方法，黃銅中各元素的質量分數分別為：銅48.0％-70.0％，鋁0.3％-0.4％，鎂4.0％-4.3％，錳0.1％-0.2％，鈰0.08％-0.11％，鑭0.01％-0.03％，BN粉0.4％-2.4％，其余為鋅及總量不大于0.05％的雜質。該技術方案中黃銅合金成分中不含鉛，對環境友好，但是合金中成分復雜，切削效果不佳。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金及其鑄錠的制備方法，生產出一種完全能替代鉛黃銅的環保無鉛鈰黃銅材料；產品具有較高的抗拉強度、優異的熱成型性能、優異的耐脫鋅性能和耐應力腐蝕性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，其創新點在于：各組分的組成按重量百分比計分別為：銅63.5％～68％，硒0.2％～0.5％，富鈰混合稀土0.01％～0.015％，鐵不高于0.1％，總量不大于0.5％的雜質，余量為鋅。

在此基礎上，各組分的組成按重量百分比計分別為：銅65.5％～66％，硒0.28％～0.35％，富鈰混合稀土0.012％～0.013％，鐵不高于0.1％，總量不大于0.5％的雜質，余量為鋅。

在此基礎上，所述富鈰混合稀土包括鈰元素和稀土元素的混合物，兩者混合比例為1:0.6~1.6。

本發明的另一個目的是提供一種利用環保型無鉛易切削鈰黃銅合金生產鑄錠的制備方法，其創新點在于：具體包括以下步驟：

S1：配料：其各組分的組成按重量百分比計分別為：銅63.5％～68％，硒0.2％～0.5％，富鈰混合稀土0.01％～0.015％，鐵不高于0.1％，總量不大于0.5％的雜質，余量為鋅，進行準確稱量配料；

S2：熔煉：

1）、將1#電解銅板剪成200mm×1200mm的銅條，將1#鋅錠破碎成200×200的碎塊；

2）、將配制好的各組分原料放入熔煉爐進行熔煉，其加料順序和方法如下：在熔煉爐中慢慢加入配制好的銅板和覆蓋的木炭進行熔化，熔化溫度為1090℃－1150℃，待熔化完成后保溫5分鐘并充分脫氧，將鋅錠投入到銅液中進行熔化，保持銅液溫度1100℃－1130℃，時間為10－12分鐘，再分別加入硒和富鈰混合稀土，保持此合金溫度并充分攪拌10分鐘使各組分均勻；將熔化好后的合金銅液倒入保溫爐中，保溫爐溫度保持在1000℃－1050℃；

S3、鑄錠：利用水平連鑄的方式將銅液拉制成需要的銅錠，具體操作步驟順序為：送一次冷卻水、依次放銅液、送潤滑油、開始引錠、送二次冷卻水、正常拉制、鋸切；

S4、預熱：將鋸切好的銅錠放入連續式加熱爐中進行加熱，使銅錠達到溫度650℃－720℃；

S5、熱擠壓：利用銅材熱擠壓機對銅錠進行擠壓，擠壓力891t，擠壓速度5－38mm/s,擠壓比6－78；

S6、酸洗：將擠壓后的黃銅棒放入酸洗池中進行浸泡酸洗，酸洗液為稀硫酸，酸洗時間為20－30分鐘，然后對銅棒進行清洗；

S7、拉拔撟直：利用自動生產線對銅棒進行拉拔、矯直、切斷和分包。

在此基礎上，所述步驟4中所用的稀硫酸的濃度為8%－22%。

本發明的有益效果如下：

（1）本發明的環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，生產出一種完全能替代鉛黃銅的環保無鉛鈰黃銅材料；產品具有較高的抗拉強度、優異的熱成型性能、優異的耐脫鋅性能和耐應力腐蝕性能，而且突出的還具有極其優異的衛生安全性能和切削性能，同時其制造工藝簡便、成本低、易回收利用，有利生態環保和人類健康。

（2）本發明的環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，原料涉及少，且原料來源廣泛，符合我國和歐美發達國家對環保無害銅合金材料的發展方向；

（3）本發明的環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，可充分利用我國稀土資源豐富的優勢生產出易切削加工、導電性能和塑性較好的無鉛黃銅材料，且制備工藝簡單，生產流程方便，生產的產品具有良好的切削性能，冷、熱加工性能，力學性能，又有很好的抗脫鋅性能及抗應力腐蝕性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的技術方案作詳細說明。

實施例1

一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，各組分的組成按重量百分比計分別為：銅63.5％，硒0.2％，富鈰混合稀土0.01％，鐵0.09％，雜質總量0.48％，余量為鋅。

其中，富鈰混合稀土包括鈰元素和稀土元素的混合物，兩者混合比例為1:0.6。

利用以上這種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金生產鑄錠的制備方法，具體包括以下步驟：

S1：配料：按照各組分的組成按重量百分比計分別為：銅63.5％，硒0.2％，富鈰混合稀土0.01％，鐵0.09％，雜質總量0.48％，余量為鋅，進行準確稱量配料；

S2：熔煉：

1）、將1#電解銅板剪成200mm×1200mm的銅條，將1#鋅錠破碎成200×200的碎塊；

2）、將配制好的各組分原料放入熔煉爐進行熔煉，其加料順序和方法如下：在熔煉爐中慢慢加入配制好的銅板和覆蓋的木炭進行熔化，熔化溫度為1090℃，待熔化完成后保溫5分鐘并充分脫氧，將鋅錠投入到銅液中進行熔化，保持銅液溫度1100℃，時間為10分鐘，再分別加入硒和富鈰混合稀土，保持此合金溫度并充分攪拌10分鐘使各組分均勻；將熔化好后的合金銅液倒入保溫爐中，保溫爐溫度保持在1000℃；

S3、鑄錠：利用水平連鑄的方式將銅液拉制成需要的銅錠，具體操作步驟順序為：送一次冷卻水、依次放銅液、送潤滑油、開始引錠、送二次冷卻水、正常拉制、鋸切；

S4、預熱：將鋸切好的銅錠放入連續式加熱爐中進行加熱，使銅錠達到溫度650℃；

S5、熱擠壓：利用銅材熱擠壓機對銅錠進行擠壓，擠壓力891t，擠壓速度5mm/s,擠壓比6；

S6、酸洗：將擠壓后的黃銅棒放入酸洗池中進行浸泡酸洗，酸洗液為稀硫酸，酸洗時間為20分鐘，然后對銅棒進行清洗；

S7、拉拔撟直：利用自動生產線對銅棒進行拉拔、矯直、切斷和分包。

其中，步驟4中所用的稀硫酸的濃度為8%。

實施例2

一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，各組分的組成按重量百分比計分別為：銅65.7％，硒0.32％，富鈰混合稀土0.012％，鐵0.03％，雜質總量0.2％，余量為鋅。

其中，富鈰混合稀土包括鈰元素和稀土元素的混合物，兩者混合比例為1:1.6。

利用以上這種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金生產鑄錠的制備方法，具體包括以下步驟：

S1：配料：按照各組分的組成按重量百分比計分別為：銅65.7％，硒0.32％，富鈰混合稀土0.012％，鐵0.03％，雜質總量0.2％，余量為鋅，進行準確稱量配料；

S2：熔煉：

1）、將1#電解銅板剪成200mm×1200mm的銅條，將1#鋅錠破碎成200×200的碎塊；

2）、將配制好的各組分原料放入熔煉爐進行熔煉，其加料順序和方法如下：在熔煉爐中慢慢加入配制好的銅板和覆蓋的木炭進行熔化，熔化溫度為1150℃，待熔化完成后保溫5分鐘并充分脫氧，將鋅錠投入到銅液中進行熔化，保持銅液溫度1130℃，時間為12分鐘，再分別加入硒和富鈰混合稀土，保持此合金溫度并充分攪拌10分鐘使各組分均勻；將熔化好后的合金銅液倒入保溫爐中，保溫爐溫度保持在1050℃；

S3、鑄錠：利用水平連鑄的方式將銅液拉制成需要的銅錠，具體操作步驟順序為：送一次冷卻水、依次放銅液、送潤滑油、開始引錠、送二次冷卻水、正常拉制、鋸切；

S4、預熱：將鋸切好的銅錠放入連續式加熱爐中進行加熱，使銅錠達到溫度720℃；

S5、熱擠壓：利用銅材熱擠壓機對銅錠進行擠壓，擠壓力891t，擠壓速度38mm/s,擠壓比78；

S6、酸洗：將擠壓后的黃銅棒放入酸洗池中進行浸泡酸洗，酸洗液為稀硫酸，酸洗時間為30分鐘，然后對銅棒進行清洗；

S7、拉拔撟直：利用自動生產線對銅棒進行拉拔、矯直、切斷和分包。

其中，步驟4中所用的稀硫酸的濃度為22%。

實施例3

一種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金，各組分的組成按重量百分比計分別為：銅68％，硒0.5％，富鈰混合稀土0.015％，鐵0.06％，雜質總量0.3％，余量為鋅。

其中，富鈰混合稀土包括鈰元素和稀土元素的混合物，兩者混合比例為1:1.1。

利用以上這種環保型無鉛易切削鈰黃銅合金生產鑄錠的制備方法，具體包括以下步驟：

S1：配料：按照各組分的組成按重量百分比計分別為：銅68％，硒0.5％，富鈰混合稀土0.015％，鐵0.06％，雜質總量0.3％，余量為鋅進行準確稱量配料；

S2：熔煉：

1）、將1#電解銅板剪成200mm×1200mm的銅條，將1#鋅錠破碎成200×200的碎塊；

2）、將配制好的各組分原料放入熔煉爐進行熔煉，其加料順序和方法如下：在熔煉爐中慢慢加入配制好的銅板和覆蓋的木炭進行熔化，熔化溫度為1110℃，待熔化完成后保溫5分鐘并充分脫氧，將鋅錠投入到銅液中進行熔化，保持銅液溫度1120℃，時間為11分鐘，再分別加入硒和富鈰混合稀土，保持此合金溫度并充分攪拌10分鐘使各組分均勻；將熔化好后的合金銅液倒入保溫爐中，保溫爐溫度保持在1020℃；

S3、鑄錠：利用水平連鑄的方式將銅液拉制成需要的銅錠，具體操作步驟順序為：送一次冷卻水、依次放銅液、送潤滑油、開始引錠、送二次冷卻水、正常拉制、鋸切；

S4、預熱：將鋸切好的銅錠放入連續式加熱爐中進行加熱，使銅錠達到溫度700℃；

S5、熱擠壓：利用銅材熱擠壓機對銅錠進行擠壓，擠壓力891t，擠壓速度22mm/s,擠壓比66；

S6、酸洗：將擠壓后的黃銅棒放入酸洗池中進行浸泡酸洗，酸洗液為稀硫酸，酸洗時間為25分鐘，然后對銅棒進行清洗；

S7、拉拔撟直：利用自動生產線對銅棒進行拉拔、矯直、切斷和分包。

其中，步驟4中所用的稀硫酸的濃度為16%。

[0024] 以上實施例1～3的環保鈰黃銅合金經過步驟1～3之后的制備的鑄錠化學 成分檢測結果如表1所示：

環保鈰黃銅合金步驟1～3之后的制備的鑄錠經步驟4～7的熱擠壓、拉拔、退火、矯直等工藝之后，加工成S28mm×28mm×2.5，36mm×2m(六角)(皆為半硬態)的力學性能和切削性能如表2所示：

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。