專利名稱：：無鉛易切削鈹青銅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含鉛易切削的鈹青銅合金的改進。
背景技術(shù)：
：鈹青銅分為含鉛鈹青銅和不含鉛鈹青銅兩種。含鉛鈹青銅(例如，美國產(chǎn)，型號為C17300)具有高強度、高硬度、高彈性和良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性、非磁性切削性能，號稱銅合金之王;能滿足裝備制造業(yè)、兒童玩具模具、潔具模具、軍事工業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)的需要；因此，含鉛易切削鈹青銅也就被世界公認(rèn)為重要的基礎(chǔ)材料而得到廣泛應(yīng)用。然而，鉛是一種對環(huán)境和人體有害的元素，近年來世界各國的醫(yī)學(xué)專家已發(fā)現(xiàn)含鉛合金對人類健康和環(huán)境衛(wèi)生構(gòu)成威脅，因而各國政府也相繼提出對含鉛合金應(yīng)用的政府限令。另外，鉛在鈹銅合金以單質(zhì)的形式存在所造成的材料偏析，不可鍛、不可壓力加工性導(dǎo)致材料加工成本很大，限制了更廣泛的應(yīng)用。不含鉛鈹青銅(例如，美國產(chǎn)，型號為C17200)，因為不具有良好的切削性能，不能用在需要易切削加工的產(chǎn)品上。研發(fā)無鉛易切削鈹銅合金來代替含鉛銅合金是當(dāng)今世界金屬材料制造業(yè)所面臨的刻不容緩的重大課題。目前，國內(nèi)外專家在無鉛銅合金的研發(fā)上有較大的突破性的進展，特別是無鉛黃銅的專有技術(shù)，無鉛白銅也有發(fā)明技術(shù)。無鉛易切削鈹青銅目前尚未有專利和文獻的報導(dǎo)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種仍保持含鉛鈹青銅的優(yōu)良性能的無鉛易切削鈹青銅。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，其特征在于，本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.82.0%，鎳為O.20.5%，鉍為O.11.1%，轉(zhuǎn)為O.11.1%，其余為銅。為解決鈹銅合金易切削無鉛問題，本發(fā)明采用鉍金屬元素改善切削性能。金屬鉍原子序數(shù)83、菱方晶型、熔點271.31C，鉍和鈹銅合金中的鈹不易產(chǎn)生化合物，加入鉍后仍可保留鈹銅合金的固有特性。但是，鉍在晶界產(chǎn)生塊狀聚集而不是以薄膜狀存在于晶界，由此而產(chǎn)生的脆裂傾向帶來材料不可冷、熱加工性。因此，必須尋找一種元素作為變質(zhì)劑，能使鉍質(zhì)點均勻細小的分布在晶內(nèi)和晶界，而且在高溫時使鉍的細小晶粒均勻分布在晶內(nèi)和晶界，常溫時一部分游離在晶界，從而有效的抑制添加鉍所引起的脆斷傾向。為了解決鉍在鈹銅合金中網(wǎng)狀分布、聚集問題，采用化學(xué)元素鈣作為變質(zhì)劑?；瘜W(xué)元素鈣原子序數(shù)20、六方晶型、熔點8501C，與鈹同族。鈣和鈹銅合金中的鈹不化合，對鈹銅合金的固有特性沒影響。鈣與鉍電極電位相反，很易化合。研究發(fā)現(xiàn)，鉍和鈣在1200'C時生成Bi2Ca3高溫化合物，該化合物不僅細化了鈹銅晶粒，而且改變了鉍在鈹銅合金中的形貌一即打斷網(wǎng)線，使鉍球化成細小的單質(zhì)顆粒；由于鈣的活潑型，使球化的鉍隨Bi2Ca3化合成球狀快速分散，均勻分布。在高溫情況下，合金晶粒長大；而Bi2Ca3得到能量加大晶界的鉍顆粒入進晶內(nèi)，提高了熱加工能量；溫度降低晶?？s小，鉍及Bi2Cas—部分被擠出晶內(nèi)存在于晶界，提高了切削性；從而使無鉛易切削鈹青銅除了得到了和含鉛鈹青銅一樣的機械性能及切削性外，還具有可鍛性。本發(fā)明的有益效果1、綠色環(huán)保產(chǎn)品由于本發(fā)明的鈹青銅為無鉛綠色環(huán)保產(chǎn)品，可取代含鉛易切削鈹青銅使用，避免了含鉛易切削鈹青銅對環(huán)境的污染；2、保留了含鉛鈹青銅的良好機械性能由于本發(fā)明的鈹青銅用鉍、鈣元素取代了鉛元素，保留了含鉛鈹青銅的良好機械性能，比如，硬度、抗拉強度、伸長率等；3、車屑均勻本發(fā)明的鈹青銅同含鉛易切削的鈹青銅相比，不產(chǎn)生偏析，呈彌散分布，因此，車屑均勻；4、具有可鍛性由于本發(fā)明的鈹青銅加入了鉍、鈣元素，大大改善了無鉛鈹青銅的延展性，使本發(fā)明的鈹青銅具有可鍛性；就可用軋制、鍛造成型，減少了擠壓成型的加工工序。具體實施例方式本發(fā)明的鈹青銅中還可加入0.050.5%鎂，0.020.2%鋁，可進一步改善鈹青銅的性能。鎂降低了鈹在固態(tài)銅合金中溶解度，向高鈹銅合金中加入0.050.5%鎂、0.020.2%鋁，在合金晶界上出現(xiàn)低熔點晶體Cii2Mg+Cu，其熔點730TC。使材料在熱加工過程中易開裂，但是，鎂和鈣極易結(jié)合形成化合物使低熔點晶體熔點升高，避免了熱加工開裂。少量鎂不但能細化顆粒，而且使Y2相質(zhì)點既細小又均勻的分布，提高材料力學(xué)性能及其穩(wěn)定性。少量鋁能使鈹銅合金的力學(xué)性能上升，鋁和鈣化合可進一步細化晶粒。加入鎂、鋁后的本發(fā)明的鈹青銅的組分表(單位％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>鑄成O60X500鑄錠，其生產(chǎn)工藝流程如下:原料準(zhǔn)備一鑄錠一鑄錠加熱一鍛造一退火一酸洗一拉伸一矯直一檢驗1、切削性能實驗對無鉛易切削鈹青銅與含鉛易切削鈹青銅C17300及易切削黃銅C36000比較(試樣均為O20棒材)，在6140車床采用相同刀具，相同進給量，相同走刀量，相同轉(zhuǎn)數(shù)，結(jié)果如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從此表中可以看出鉍的加入量對切削性的影響很大，鉍小于0.1時斷屑不好，鉍大于0.1時脆裂傾向嚴(yán)重。2、力學(xué)性能實驗我們采用020C17300和O20的本發(fā)明的無鉛易切削鈹青銅棒，在相同的室溫和相同的檢測設(shè)備下進行性能實驗，結(jié)果如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從性能表中可以看出鉍和鈣的加入并沒有影響鈹青銅的固有性能，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。3、導(dǎo)電率測試<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上述各種實驗結(jié)果證明本發(fā)明的無鉛易切削鈹青銅的機械性能、切削性能、導(dǎo)電性能完全達到含鉛易切削鈹青銅的要求，改變了含鉛易切削鈹青銅的不可鍛性，能廣泛應(yīng)用于航天航空、裝備制造、電氣電子、模具工業(yè)等領(lǐng)域，具有很高的使用價值和廣闊的市場前景。8權(quán)利要求1、無鉛易切削鈹青銅，其特征在于，本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.8～2.0％，鎳為0.2～0.5％，鉍為0.1～1.1％，鈣為0.1～1.1％，其余為銅。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛易切削鈹青銅，其特征在于本發(fā)明中還加入0.050.5%鎂，0.020.2%鋁。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鉛易切削鈹青銅，其特征在于本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.86%，鎳為0.29%，鉍為0.10%,轉(zhuǎn)為0.10%，鎂為0.05%，鋁為0.02%，其余為銅。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鉛易切削鈹青銅，其特征在于本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.86%，鎳為0.29%,鉍為0.97%，弼為0.20%，鎂為0.08%,鋁為0.03%,其余為銅。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鉛易切削鈹青銅，其特征在于本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.86%，鎳為0.29%，鉍為0.98%，鈣為1.0%，鎂為0.09%，鋁為0.02%,其余為銅。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鉛易切削鈹青銅，其特征在于本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.86%，鎳為0.30%,鉍為0.21%,勤0.89%，鎂為0.05%，鋁為0.02%,其余為銅。全文摘要無鉛易切削鈹青銅涉及一種含鉛易切削的鈹青銅合金的改進。本發(fā)明就是提供一種仍保持含鉛鈹青銅的優(yōu)良性能的無鉛易切削鈹青銅。其特征在于，本發(fā)明包括如下組分，各組分按重量百分比為鈹為1.8～2.0％，鎳為0.2～0.5％，鉍為0.1～1.1％，鈣為0.1～1.1％，其余為銅。文檔編號C22C9/00GK101397618SQ20071015723公開日2009年4月1日申請日期2007年9月30日優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日發(fā)明者劉永濤,成王,路石申請人:沈陽金科有色產(chǎn)品研制有限公司