一种无铅易切削黄铜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无铅易切削黄铜及其制备方法，该黄铜由以下成分组成：铜48.0

【技术实现步骤摘要】
一种无铅易切削黄铜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种无铅易切削黄铜及其制备方法，属于金属材料制备领域。

技术介绍

[0002]铅黄铜具有优良的冷热加工性能、极好的切削性能和自润滑等特点，能满足各种形状零部件的机加工，因此，含铅黄铜一度被世界公认为重要的基础材料而广泛应用到民用供水系统的铸件及其配件、电子、汽车及机械制造等领域。铅在黄铜熔体中的溶解度很大，而在铜中的固溶度几乎为零，故在铅黄铜熔体凝固时，铅会沉淀而形成弥散而微细的铅颗粒。铅有较脆而不硬的特点，另一方面，铅的熔点只有327.5℃，当对铅黄铜进行切削加工时，造成的升温会使铅颗粒更软，当铅黄铜被切削时，这些弥散的软铅颗粒相当于在黄铜中的一个空洞，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，从而导致切屑易于在此断裂。另外，在刀头与切屑的接触局部因切削加工受热而瞬间熔化，有助于改变切屑的形状，并起到润滑刀具的作用，可以使刀头磨损减少到最低。因此，铅在易切削黄铜材料的切削加工过程中起着碎裂切屑、减少粘结和焊合以及提高切削速度的作用，可大大提高切削加工的效率，并增加刀具的使用寿命。铅在易切削铅黄铜中的存在状态对其切削性能有决定性的作用，但在另一方面，其存在状态对铅黄铜的使用性能却不利。铅黄铜零配件报废之后,很多小件被作为垃圾遗弃,只有少量被回收利用。废弃的铅黄铜与土壤接触，其所含的铅在雨水及大气的长期作用下，进入土壤，从而污染土壤及水源。废弃铅黄铜被当作垃圾焚烧时,铅蒸气散发于大气之中,对人体产生极大危害，因而其应用日益受到严格的限制。铅既不固溶于铜，也不与铜形成金属间化合物，而是以单质的颗粒形式存在于晶界。在饮用水中的杂质及有机酸等的作用下含铅铜合金中的铅以离子的形式缓慢析出，现有的含铅铜合金很难满足环保法令的要求。为了降低铅的有害作用，科研人员就饮用水对黄铜的腐蚀机理及添加元素对黄铜的腐蚀性影响进行了系统的研究，并采取了多种措施，如添加锡、镍等合金元素来提高铅黄铜的耐蚀性能，或将可溶性的铅去除然后在除铅的表面再覆盖铬等金属或采取其它的方法抑制铅的浸出等。由于黄铜中始终存在着铅，所以这些方法无法从根本上消除铅的有害作用。
[0003]无论从国内外的环保法律法规，还是从技术经济的角度出发，对铅黄铜再进行修修补补的改进已无价值，唯有开发代铅的新型黄铜。人们对金属、合金、化合物的研究有一个长期积累的过程，对其特性的认识已相当丰富。铋、锑、镁、磷、硫等元素加入到黄铜中对切削性能的改善已取得共识，国内外都有大量的专利公开，如：无铅易切削黄铜合金材料和它的制造方法，CN02121991.5；无铅易切削黄铜合金，CN200310109162.0；生态环保新型无铅易切削低锑铋黄铜合金及其制造方法，CN200510050425.4；无铅铜合金，CN200610005689.2；一种无铅的易切削镁铋黄铜合金，CN200710098481.4；一种无铅易切削镁硅黄铜CN200910042723.7；一种铸造无铅易切削黄铜CN200910044315.5。必须指出的是，与易切削铅黄铜相比，目前所有的无铅易切削黄铜的切削性能均不理想，同时还存在着加工性能及使用性能有不同程度下降的现象。尤其在黄铜小型零配件、异型件的加工上，远不
能满足科研、生产实践对其铸造、切削加工等性能的要求。当前迫切需要一种新型的黄铜材料来满足黄铜小型件、异型件的加工需求。本专利技术正是考虑这一需求而开发。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种切削性能良好的无铅易切削黄铜；本专利技术的目的之二在于提供一种无铅易切削黄铜的制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种无铅易切削黄铜，由以下成分组成：
[0007]铜48.0
‑
70.0wt％，
[0008]铝0.2
‑
0.4wt％，
[0009]锑2.2
‑
4.0wt％，
[0010]锰0.4
‑
2.7wt％，
[0011]铈0.02
‑
0.2wt％，
[0012]镧0.001
‑
0.1wt％，
[0013]硫0.1
‑
0.2wt％，其余为锌及含量不大于0.5wt％的杂质。
[0014]进一步地，所述无铅易切削黄铜由以下成分组成：
[0015]铜50.0
‑
68.0wt％，
[0016]铝0.25
‑
0.35wt％，
[0017]锰0.5
‑
2.5wt％，
[0018]铈0.04
‑
0.18wt％，
[0019]镧0.002
‑
0.09wt％，
[0020]硫0.12
‑
0.18wt％，其余为锌及含量不大于0.5wt％的杂质。
[0021]一种无铅易切削黄铜的制备方法，包括如下步骤：
[0022]S1、提供混合粉，所述混合粉由以下成分组成：铜54.0
‑
70.0wt％，铝0.3
‑
0.4wt％，锰0.1
‑
0.3wt％，铈0.03
‑
0.09wt％，镧0.01
‑
0.03wt％，余量为锌；
[0023]提供活化剂，所述活化剂由以下成分组成：混合稀土2
‑
5wt％和锑粉95
‑
98wt％，所述混合稀土由铈和镧按3：1的质量比混合而成；
[0024]S2、将混合粉、硫化锰粉、活化剂、粘结剂按92.6
‑
96.4：0.4
‑
2.4：2.2
‑
4：1的质量比混合，球磨4
‑
8h，进一步地，球磨6h，获得原料粉末，然后压制成型，获得压坯；
[0025]其中，球磨时，料球的质量比为8
‑
12:1，进一步为10:1；
[0026]S3、将S2获得的压坯置于保护气氛条件下，升温至830
‑
850℃，保温4
‑
6h后，水冷(水冷至室温)，获得无铅易切削黄铜成品。
[0027]进一步地，S1中，所述混合粉的粒度≤74μm，更进一步为64μm以下。
[0028]进一步地，S1中，所述活化剂的粒度≤74μm，更进一步为64μm以下。
[0029]进一步地，S2中，所述硫化锰粉的粒度≤10μm，更进一步为8μm以下。
[0030]进一步地，S2中，所述粘结剂为硬脂酸锌。
[0031]进一步地，S3中，控制升温至目标温度的时间为4
‑
6h，进一步为5h。
[0032]进一步地，S3中，升温至835
‑
845℃，保温4.5
‑
5.5h。
[0033]进一步地，所述保护气氛为氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无铅易切削黄铜，其特征在于，由以下成分组成：铜 48.0
‑
70.0wt%，铝 0.2
‑
0.4wt%，锑 2.2
‑
4.0wt%，锰0.4
‑
2.7wt%，铈 0.02
‑
0.2wt%，镧0.001
‑
0.1wt%，硫0.1
‑
0.2wt%，其余为锌及含量不大于0.5wt%的杂质。2.根据权利要求1所述的无铅易切削黄铜，其特征在于，所述无铅易切削黄铜由以下成分组成：铜 50.0
‑
68.0wt%，铝 0.25
‑
0.35wt%，锰0.5
‑
2.5wt%，铈 0.04
‑
0.18wt%，镧0.002
‑
0.09wt%，硫0.12
‑
0.18wt%，其余为锌及含量不大于0.5wt%的杂质。3.一种无铅易切削黄铜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、提供混合粉，所述混合粉由以下成分组成：铜54.0
‑
70.0wt%，铝 0.3
‑
0.4wt%，锰0.1
‑
0.3wt%，铈 0.03
‑
0.09wt%，镧0.01<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄劲松，杨扬，刘卫平，刘国文，封治国，傅清波，金鑫，
申请(专利权)人：株洲冶炼集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：