專利名稱：：一種稀土錳黃銅合金及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬材料的制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種無鉛環(huán)保型易切削稀土錳黃銅合金。技術(shù)背景鉛黃銅具有良好的切削性能、力學(xué)性能、鑄造性能及耐腐蝕性能，能滿足水暖衛(wèi)浴系統(tǒng)中的各種鑄件及配件生產(chǎn)與使用的需要。但由于鉛黃銅中含有不同含量的鉛，鉛黃銅在弱酸性的自來水中很容易浸出鉛，但鉛對人體和環(huán)境造成危害。隨著人們環(huán)境保護(hù)和健康意識的日益提高，各個國家陸續(xù)出臺相關(guān)法規(guī)來限制自來水中的鉛的含量，無鉛且易切削銅合金已經(jīng)成為熱門研究領(lǐng)域。目前國內(nèi)各院校、科研機(jī)構(gòu)近兒年都在對無鉛易切削黃銅進(jìn)行研究探索，主要是在碲黃銅、鉍黃銅、硒黃銅、硅黃銅、錳黃銅、鎂黃銅及石墨黃銅方面進(jìn)行初步的探索性的研究并申請了相關(guān)專利。Oishi，Kellchiro等人在歐洲申請了無鉛易切削硅黃銅合金專利，其合金成分為69.0~79.0wt%Cu、2.0-4.0wt%Si，余量為Zn;丹壽志等人在日本申請了一種無鉛銅基鉍黃銅合金材料專禾U，其合金成分為60.5~63.5wt%Cu，0.5~2.0wt%Bi，0.5~1.8wt%Sn，0.2~0.7wt%Ni，0.040.15wt%Fe，0.020.10wt%Sb，0.04~0.15wt%P，余量為Zn;Hofmann等人在美國申請了一項(xiàng)鎂黃銅專利，其主要成分為60.070.0wt%Cu，《3.0wt%Mg，0.5~3.5wt%Sn，0.010.5wt%Fe，0.00.5wt%Ni，0.01~0.5wt%Mn，《0.2wt%P，余量為Zn和不可避免的雜質(zhì)；楊斌等人開發(fā)了一種稀土碲鉍黃銅合金，其主要成分為58.080.0wt%Cu,0.01~1.0wt%Sn，0.01~1.0wt%Ni，0.01~1.0wt%Al，0.05~0.15wt0/oP，0.1~3.0wt°/。Bi，0.1~3.0wt%Te，0.010.05wt°/。RE，余量為Zn;楊斌等人開發(fā)了-種硒鉍黃銅合金，其主要成分為55.0~89.0wt%Cu，0.01~10.0wt%Sn，0,01~2.0wt%Ni，0.01~1.0wt%Al,O.O5~0.15wt%P，0.1~5.0wt%Bi，0.13.0wt%Se，0.01~0.05wt%RE，余量為Zn;黃勁松等人開發(fā)了一種鎂石墨易切削銅合金，其合金成分為56.0~64.0wt%Cu，0.1~3.5wt%Mg，0.13.5wt%C，余量為Zn。但由于碲、鉍、硒，尤其是碲、硒近幾年價(jià)格飛逨上漲，導(dǎo)致碲黃銅、鉍黃銅、硒黃銅的生產(chǎn)成本急劇飆升，給生產(chǎn)企業(yè)帶來巨大的生產(chǎn)成本壓力。對于硅黃銅、錳黃銅由于硅錳價(jià)格低廉，所以合金較為便宜，但由于其塑性及切削性能較差，造成廢品率高、刀具損傷嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低等后果。由于石墨很難加入Cu-Zn合金液中，所以石墨的加入及均勻分布于合金中成為石墨黃銅制備的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明綜合利用鉍與硅來提高合金的切削性能，利用稀土變質(zhì)處理來提高合金的綜合性能，從而滿足合金的切削性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能及使合金的生產(chǎn)成本趨于合理。本專利所涉及的易切削銅合金之一與其他幾種易切削合金性能比較，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良切削性能、力學(xué)性能、冷熱加工性能、焊接性能及耐腐蝕性能的無鉛稀土錳黃銅合金及其制備工藝。本發(fā)明提供的稀十-錳黃銅合金，其特征是綜合利用Bi與Mn代替鉛黃銅中的Pb達(dá)到易切削的目的'該合金組成為55.065.0.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn，03.0wt%Sn,01.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.010.05wt%Ce與La中一種或兩種，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn，0.11.0wt%Al,0.01%0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Al,0,02%0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Al,0.02%0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt°/。Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn，0.11.0wt%Al，0.01%0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Al,0.02%0.05wto/oLa，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn，0.13.0wt%Sn,0.1l,0wt%Al,0.02%0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn，0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.01%0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al，0.02%0.04wt%Ce+La,其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.01%0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，O.11.0wt%Mn，O.13.0wt%Sn，O.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。根據(jù)上述任一項(xiàng)的稀土錳黃銅合金，其特征在于Bi、Mn、Ce、La或Ce+La分別以Cu-Bi、Cu-Mn、Cu-Ce、Cu-La、Cu-Ce-La中間合金形式加入。通過加入Ce、La中的一種或兩種來改善合金的組織，提高其力學(xué)性能、切削性能及耐腐蝕性能。上述任一項(xiàng)的稀土錳黃銅合金的用途，其特征在于該合金用于低壓鑄造及紅沖各種水暖衛(wèi)浴產(chǎn)品。本發(fā)明的合金通過添加Bi與Mn代替Pb黃銅中的鉛，來提高合金的易切削目的，同時滿足環(huán)保要求。該合金的特點(diǎn)(1)Bi含量較低，相對于純Bi系無鉛黃銅熱裂傾向小、成品率高、鑄造性能好、合金價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)；(2)該合金與純Mn系無鉛黃銅比較，該合金具有切削性能與力學(xué)性能好等有點(diǎn)；(3)同時該合金通過加入La+Ce，細(xì)化合金的晶粒，提高鑄件的致密性和強(qiáng)度；(4)根據(jù)產(chǎn)品需要，通過加入Ni來提高鑄件的硬度和強(qiáng)度；(5)可以消除鉛在生產(chǎn)、使用及回收利用過程中對環(huán)境和人體的危害；(6)該合金具有良好的切削性能，切削性能與HPb59-l相當(dāng)；(7)與含Te、Sb、Se、Bi易切削黃銅，該合金制造成本低；與硅黃銅比，該合金具有更好的塑性與拋光表面質(zhì)量；與鉍黃銅相比，該合金熱裂趨向要?。?8)生產(chǎn)工藝簡單，可以在現(xiàn)有鉛黃銅的生產(chǎn)設(shè)備上制備。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例l利用工頻感應(yīng)爐，待銅熔化后，加入覆蓋劑防止銅與大氣直接接觸而氧化。升溫至120CTC左右，在銅熔體中，按成分配比依次加入鋅、鋁、銅錳中間合金、銅鉍中間合金、銅鈰鑭中間合金，加入精煉劑精煉后噴火數(shù)次，靜置15分鐘后澆鑄成。其各成分按重量百分比計(jì)分別為60wt%Cu、1.0wto/oMn、0.1wt%Bi、0,5wt%Al、0.02wt%Ce+La，其余為Zn和不可避免雜質(zhì)。采用上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的稀土錳黃銅合金擠壓并拉制成圓棒后的力學(xué)性能為:延伸率(％)抗拉強(qiáng)度(Mpa)屈服強(qiáng)度(Mpa)端面收縮率(％)硬度(HB)18.0500.042025.0135.0其他性能指標(biāo)如下1、熱加工性能與HPb59-l相當(dāng)；，2、切削性能與HPb59-l相當(dāng)3、耐腐蝕性能與HPb59-l相當(dāng)；4、拋光性能與HPb59-l相當(dāng)；5、焊接性能與HPb59-l相當(dāng)。實(shí)施例2利用工頻感應(yīng)爐，待銅熔化后，加入覆蓋劑防止銅與大氣直接接觸而氧化。升溫至1200°C左右，在銅熔體中，按成分配比依次加入鋅、鋁、錫、銅硅中間合金、銅鉍中間合金、銅鈰鑭中間合金，加入精煉劑精煉后噴火數(shù)次，靜置15分鐘后澆鑄成。其各成分按重量百分比計(jì)分別為60wt%Cu、3.0wto/oSn、1.0wt%Mn、0.1wt%Bi、0.5wto/oAl、0.02wt%Ce+La，其余為Zn和不可避免雜質(zhì)。采用上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的稀土猛黃銅合金擠壓并拉制成圓棒后的力學(xué)'性能為<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>其他性能指標(biāo)如下1、熱加工性能與HPb59-l相當(dāng);2、切削性能與HPb59-l相當(dāng);3、耐腐蝕性能較HPb59-l好；4、拋光性能與HPb59-l相3;5、焊接性能與HPb59-l相當(dāng)；6、鑄造性能較HPb59-l好。實(shí)施例3利用工頻感應(yīng)爐，待銅熔化后，加入覆蓋劑防止銅與大氣直接接觸而氧化。升溫至120CTC左右，在銅熔體中，按成分配比依次加入鋅、鎳、鋁、錫、銅硅中間合金、銅鉍中間合金、銅鈰鑭中間合金，加入精煉劑精煉后噴火數(shù)次，靜置15分鐘后澆鑄成。其各成分按重量百分比計(jì)分別為60wt%Cu、1.0wt%Ni、3.0wt%Sn、1.0wt%Mn、0.1wt%Bi、0.5wt%Al、0.02wt%Ce+La，其余為Zn和不可避免雜質(zhì)。采用上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的稀土錳黃銅合金擠壓并拉制成圓棒后的力學(xué)性能為延伸率(％)抗拉強(qiáng)度(Mpa)屈服強(qiáng)度(Mpa)端面收縮率(％)硬度(HB)16.0530.0460.023.0160.0其他性能指標(biāo)如下與HPb59-l相當(dāng)；與HPb59-l相3;較HPb59-l好；與HPb59-l相當(dāng);與HPb59-l相當(dāng);較HPb59-l好。1、熱加丁性能2、切削性能3、耐腐蝕性能4、拋光性能5、焊接性能6、鑄造性能權(quán)利要求1、一種稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.0～65.0.0wt％Cu，0.1～2.5wt％Bi，0.1～1.0wt％Mn，0～3.0wt％Sn，0～1.0wt％Ni，0.1～1.0wt％Al，0.01～0.05wt％Ce與La中一種或兩種，其余為Zn和其他雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Al,0.01%0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn，0.11.0wt%Al,0.02%~0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Al,0.02%~0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Al,0.01%~0.03wt%Ce,其余為Zn和其他雜質(zhì)。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn，0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Al，0.02%~0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn，0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Al，0.02%~0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.01%~0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%~0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn，0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%~0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為:55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.01%~0.03wt%Ce，其余為Zn和其他雜質(zhì)。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi,0.11.0wt%Mn,0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al，0.02%~0.05wt%La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土錳黃銅合金，其特征在于該合金組成為55.065.0wt%Cu，0.12.5wt%Bi，0.11.0wt%Mn，0.13.0wt%Sn,0.11.0wt%Ni，0.11.0wt%Al,0.02%~0.04wt%Ce+La，其余為Zn和其他雜質(zhì)。14、根據(jù)權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)的稀土錳黃銅合金，其特征在于Bi、Mn、Ce、La或Ce+La分別以Cu-Bi、Cu-Mn、Cu-Ce、Cu-La、Cu-Ce-La中間合金形式加入。15、根據(jù)權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)的稀土錳黃銅合金的用途，其特征在于該合金用于低壓鑄造及紅沖各種水暖衛(wèi)浴產(chǎn)品。全文摘要本發(fā)明涉及一種環(huán)保型易切削稀土黃銅合金。該合金通過添加Bi與Mn來代替Pb黃銅中的鉛來提高合金的易切削目的，其成分為55.0～65wt％Cu，0.1～2.5wt％Bi，0.1～1.0wt％Mn，0～3.0wt％Sn，0～1.0wt％Ni，0.1～1.0wt％Al，0.01～0.05wt％Ce與La中一種或兩種，其余為Zn和其他不可避免的雜質(zhì)。Bi、Si、Ce、La及Ce+La分別以Cu-Bi、Cu-Si、Cu-Ce、Cu-La、Cu-Ce-La中間合金形式加入。該合金具有良好的切削性能、冷熱加工性能；具有良好的鑄造性能，熱裂趨向??；生產(chǎn)工藝簡單，可以在現(xiàn)有鉛黃銅的生產(chǎn)設(shè)備上制備；合金成本低、拋光性能與焊接性能好等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號C22C9/04GK101403056SQ200810181180公開日2009年4月8日申請日期2008年11月26日優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日發(fā)明者胡振青,許傳凱申請人:路達(dá)(廈門)工業(yè)有限公司