本发明专利技术公开了一种无铅耐磨铜合金，所述合金包括以下重量百分比的组分：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，和/或钴0.001%~2.0%，和/或铬0.001%~2.0%，铅≤0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。本发明专利技术的无铅耐磨铜合金具有以下优点：具有优异的耐磨损性能和较低的摩擦系数，并且具有高的机械性能和良好的热稳定性，且该合金铅含量的重量百分比含≤0.01%，满足了整个制造业的原材料无铅化的要求；本发明专利技术还公开一种上述无铅耐磨铜合金的制备方法，该制备方法通过扒皮、拉伸、退火出成品，减少了中间多次拉伸、退火工序，降低了生产周期，提高效率，具有铸造成本低，生产工艺简单等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
·现有耐磨铜合金(如德国标准的CuZn40Al2，美国标准的C67420，美国标准的C86300合金)因其优良的力学性能、耐磨性能，热加工性能，被广泛用于工程机械、汽车零部件、液压等制造行业，耐磨铜合金在国内外市场用量都比较大。众所周知，含铅的零部件在生产或使用过程中会造成严重的环境污染，危害人体健康，美国、欧盟等相继出台相关的法律法规对零部件中铅含量进行控制。现在国内外对无铅黄铜的研究较多，并也取得了显著的进步。但对无铅耐磨铜合金的研究较少。随着ROSH指令(欧盟议会和欧盟理事会《关于在电子电器中特定有害物质禁用指令》)和美国加州法案的颁布，对整个制造业的原材料无铅化需求越来越迫切，国内外很多工程机械、液压、汽车零部件等行业龙头企业对铜合金无铅化提出了要求。故研究一种无铅耐磨铜合金迫在眉睫。近年来，国内外对无铅耐磨铜合金的研究也取得了一些进展，例如中华人民共和国知识产权局网站上公开了环保型锰黄铜合金及其制造方法，其合金组成(重量百分比)含有 55 65wt% 的 Cu, I. 0 6· 5wt% 的 Mn, O. 2 3. 0wt% 的 Al，0 3· 0wt% 的 Fe, O. 3 2. 0wt% 的 Sn,O. 01 O. 3wt%的Mg, (To. 3wt%的Bi和/或0 0· 2wt%的Pb，其余为Zn和其他不可避免的杂质。该合金具有优异的力学性能、铸造性能、切削性及耐蚀性，尤其是耐应力腐蚀性能，还具有铸造成本低，生产工艺简单等优点，适合于锻造、铸造和切削加工以及其他制造方法加工的零部件，特别适合于锻造、铸造以及切削加工的水龙头本体和阀门。但该合金添加了铋元素，制作过程中由于铋的成本较高，且世界资源临近枯竭，竞争力不强。而且随着制造行业的相关法规条例的出台，要求合金中铅的含量< O. 01wt%，而上述合金的铅含量控制在(TO. 2wt%，不满足条例的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足，提供了一种具有优异的力学性能、低摩擦系数、高耐磨损性能、良好的热稳定性以及优异的热加工性能的无铅耐磨铜合金。本专利技术的技术方案是一种无铅耐磨铜合金，所述合金包括以下重量百分比的组分铜 55% 65%，铝 O. 01% 6. 0%,锰 O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%,铈 O. 0001% 0· 01%,和 / 或钴O. 0019Γ2. 0%，和/或铬O. 0019Γ2. 0%，铅彡O. 01%，余量为锌和不可避免的杂质。进一步地，所述合金还包括铁、锡、镍中的一种或多种，其重量百分比为铁O. 3% 2. 0%，锡 O. 2% I. 2%、镍 I. 0% 4. 0%。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55%飞5%，铝O. 019Γ6. 0%，锰O.5% 5. 0%,硅O. 3% 3. 0%,铈O. 0001% 0· 01%,钴O. 001% 2. 0%,铅不大于O. 01%,余量为锌和不可避免的杂质。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55%飞5%，铝O. 019Γ6. 0%，锰O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%，铈 O. 0001% 0· 01%,钴 O. 001% 2. 0%,铁 O. 3% 2. 0%,锡 O. 2% 1· 2%,铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55% 65%，铝O. 0Ρ/Γ6. 0%，锰 O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%,铈 O. 0001% 0· 01%,钴 O. 001% 2. 0%,镍 I. 0% 4. 0%,铅不大于O. 01%，余量为锌和不可避免的杂质。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55%飞5%，铝O. 019Γ6. 0%，锰O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%,铈 O. 0001% 0· 01%,钴 O. 001% 2. 0%,镍 I. 0% 4. 0%,铁 O. 3% 2. 0%,铅不大于0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55%飞5%，铝O. 019Γ6. 0%，锰O. 5% 5. 0%,硅O. 3% 3. 0%,铈O. 0001% 0· 01%,铬O. 001% 2. 0%,铅不大于O. 01%,余量为锌和 不可避免的杂质作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55% 65%，铝O. 0Ρ/Γ6. 0%，锰 O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%,铈 O. 0001% 0· 01%,铬 O. 001% 2. 0%,铁 O. 3% 2. 0%,锡0.29Γ1. 2%，，铅不大于O. 01%，余量为锌和不可避免的杂质。作为优选，该耐磨铜合金成分的重量百分组成为铜55% 65%，铝O. 0Ρ/Γ6. 0%，锰 O. 5% 5. 0%,硅 O. 3% 3. 0%,铈 O. 0001% 0· 01%,铬 O. 001% 2. 0%,钴 O. 0001% 2. 0%,镍1.09Γ4. 0%，铁O. 39Γ2. 0%，铅不大于O. 01%，余量为锌和不可避免的杂质。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供上述无铅耐磨铜合金的制备方法，该方法包括配料、熔炼、水平连铸圆锭或半连铸圆锭、挤压、扒皮、拉伸、退火、校直，最后进行热处理得到成品，其中所述的熔炼温度为105(Tl 150 V，所述的水平连铸温度为92(Γ980 V，所述半连铸温度为98(Tl050°C，所述的挤压温度为60(T72(TC，热处理温度为26(T340°C，热处理时间为2飞h。上述无铅耐磨铜合金为混合的金相组织，其相组成为以β相为主，广20%的α相以及1飞％的硅锰、铝铁、镍硅等化合物相。由于β相硬而脆，在切削过程中容易形成断屑，使材料在机加工过程中不易出现缠刀等问题，因此增加β相可以提高材料的机加工性倉泛。本专利技术的无铅耐磨铜合金中添加铝通过固溶强化使其强度和硬度提高，并且可以提升合金的流动性，有利于合金的铸造生产。铝的虚拟锌当量系数是6，可以显著的扩大β相区，有效的缓解材料无铅化造成的切削性能下降，同时铝可以在材料表面形成致密的三氧化二铝薄膜，可以有效的提高材料耐大气腐蚀性能。但是过高的铝含量会导致材料出现Y相，使材料脆性增加不利于后续应用并且过高的铝含量会在铸造过程中造成铸造应力过大，导致铸锭出现中心裂纹，因此铝含量的重量百分比控制在O. 019Γ6. 0%为宜。锰和锌都能大量固溶于铜，起固溶强化作用，在一定的组分范围内，能形成Cu-Mn-Zn三元固溶体，使合金具有良好的冷、热加工性能和较高的屈服点温度，提高合金的热稳定性。锰含量的重量百分比控制在O. 59Γ5. 0%，过低形成的锰硅化合物过少，不利于材料的耐磨，过高则会形成过多的锰硅化合物，导致材料的摩擦系数升高且造成与其配对的摩擦副材料过快磨损。硅作为主要合金元素，其与锰、镍等均能形成硬质点化合物，提高材料的耐磨损性能并降低配对摩擦副之间的摩擦系数。硅的虚拟锌当量系数为10，有效的扩大β相区，使合金的微观组织以β相为主，有利于合金的切削加工。硅含量过低不利于发挥其效果，过高则会导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无铅耐磨铜合金，其特征在于，所述合金包括以下重量百分比的组分：铜55%~65%，铝0.01%~6.0%，锰0.5%~5.0%，硅0.3%~3.0%，铈0.0001%~0.01%，和/或钴0.001%~2.0%，和/或铬0.001%~2.0%，铅≤0.01%，余量为锌和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵红彬，梅景，刘钦雷，杨朝勇，贺旦翔，杜腾飞，
申请(专利权)人：宁波博威合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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