一種易加工硅黃銅合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金領(lǐng)域，特別涉及一種易加工硅黃銅合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛黃銅因具有良好的機(jī)械性能和物理性能，以及良好的加工性能而被廣泛應(yīng)用于 日用五金及飲用水系統(tǒng)等行業(yè)，但鉛黃銅中鉛的含量較高，容易析出而污染環(huán)境，尤其應(yīng)用 在飲用水系統(tǒng)時(shí)，對(duì)人體會(huì)造成嚴(yán)重的危害，因此各國都對(duì)這些產(chǎn)品的鉛含量提出了相應(yīng) 的限制。開發(fā)新的黃銅合金以降低鉛的含量同時(shí)保有良好的加工性能成為行業(yè)發(fā)展的必然 趨勢(shì)，其中硅黃銅以硅代替鉛，環(huán)保健康而受到重視。現(xiàn)有的硅黃銅合金硬度較高，鑄件易 縮松和開裂，加工性能差，限制了其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種易加工硅黃銅合金及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的易加工硅黃銅合金由以下各組分組成：60~63wt%銅（Cu)，0. 50~ 0? 90wt%硅（Si)，0? 50 ~0? 80wt%鋁（A1)，0? 10 ~0? 20wt%鉛（Pb)，其它元素小于 0? 3%， 其余為鋅（Zn)及不可避免的雜質(zhì)，其中（銅+硅+鋁+鋅）>99. 60%，所述其他元素是錫 (Sn)、錳（Mn)、鐵（Fe)和鎳（Ni)的組合。
[0005] 優(yōu)選的，該合金由以下各組分組成：61~62. 5wt%銅（Cu)，0. 60~0. 80wt%娃 (Si)，0? 60 ~0? 80wt%鋁（A1)，0? 10 ~0? 15wt%鉛（Pb)，0? 20 ~0? 25wt%其它元素，其余 為鋅（Zn)及不可避免的雜質(zhì)，其中（銅+硅+鋁+鋅）>99. 70%，所述其他元素是錫（Sn)、 錳（Mn)、鐵（Fe)和鎳（Ni)的組合。
[0006] 優(yōu)選的，所述其他元素的組成為：0? 06~0?lwt%錫（Sn)，0? 002~0? 007wt%錳 (Mn)，0? 07 ~0? 09wt%鐵（Fe)，0? 04 ~0? 09 %鎳（Ni)。
[0007] 優(yōu)選的，該合金由以下各組分組成：61wt%銅（Cu)，0? 618wt%娃（Si)，0? 611wt% 鋁（Al)，0? 113wt% 鉛（Pb)，0? 068wt% 錫（Sn)，0? 0025wt% 錳（Mn)，0? 0792wt% 鐵（Fe)， 0.087wt%鎳（Ni)，其余為鋅（Zn)及總量不大于0.2wt%的雜質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選的，該合金由以下各組分組成：61. 5wt%銅（Cu)，0? 676wt%娃（Si)， 0? 671wt%鋁（Al)，0? 114wt% 鉛（Pb)，0? 075wt%錫（Sn)，0? 0041wt%錳（Mn)，0? 0845wt% 鐵（Fe)，0.057wt%鎳（Ni)，其余為鋅（Zn)及總量不大于0.2wt%的雜質(zhì)。
[0009] 優(yōu)選的，該合金由以下各組分組成：61. 8wt%銅（Cu)，0. 724wt%娃（Si)， 0? 722wt%鋁（Al)，0? 115wt% 鉛（Pb)，0? 093wt%錫（Sn)，0? 0043wt%錳（Mn)，0? 0836wt% 鐵（Fe)，0.055wt%鎳（Ni)，其余為鋅（Zn)及總量不大于0.2wt%的雜質(zhì)。
[0010] 優(yōu)選的，該合金由以下各組分組成：62. 4wt%銅（Cu)，0. 786wt%娃（Si)， 0.658￥七％鋁仏1)，0.13(^七％鉛（？13)，0.082￥七％錫（511)，0.003^^%錳（]\111)，0.0844￥七％ 鐵（Fe)，0.051wt%鎳（Ni)，其余為鋅（Zn)及總量不大于0.2wt%的雜質(zhì)。
[0011] 制備上述易加工硅黃銅合金的方法包括以下步驟：
[0012] 向感應(yīng)爐內(nèi)加入電解銅，升溫至1050~1150°C;待電解銅全部熔化，加入銅硅合 金，調(diào)溫至1100-1200°C使其熔化，其中所述銅硅合金中硅的含量是5~10wt% ;依次添加 鋅錠、鋁錠、鉛錠及其他元素形成合金液，攪拌使成分均勻，其中其他元素是錫、錳、鐵和鎳； 添加硼銅合金進(jìn)行脫氧處理；添加精煉劑，濾去浮渣和雜質(zhì)；于1000~105(TC靜置保溫 10~20分鐘使合金均勻，出爐澆注。
[0013] 優(yōu)選的，所述硼于合金液中的濃度是8-12ppm。
[0014] 本發(fā)明的易加工硅黃銅合金中，硅（Si)主要作用是改善合金的鑄造性能、焊接性 能和切削性能，提高合金的耐腐蝕性能。硅的含量范圍控制在〇. 50~0. 90wt%，在此范圍 內(nèi)不易產(chǎn)生縮松，切削性能和普通鉛黃銅差別不大。鋁（A1)的加入可以改善合金材料的 鑄造性能、提高合金的強(qiáng)度和硬度；鋁可在鑄件表面形成一層鈍化薄膜，因而提高鑄件的耐 腐蝕性能。當(dāng)鋁（A1)的含量較高時(shí)，在澆鑄過程中因產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象影響熔融液的流動(dòng)性 和氧化物的產(chǎn)生；較低時(shí)鋅氧化率高，產(chǎn)品表面會(huì)出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，本發(fā)明中控制為〇. 50~ 0.80wt%。錫（Sn)的添加能強(qiáng)化銅合金的晶界，使晶界的腐蝕敏感度大大降低；但錫含量 較高時(shí)，鑄件縮孔缺陷的比例明顯的增加，造成機(jī)械加工后漏水的比例增大，同時(shí)可能會(huì)造 成污染，因而控制在一個(gè)很微量的范圍之內(nèi)。另外，鐵（Fe)、鎳（Ni)和錳（Mn)等高熔點(diǎn)金 屬元素含量亦控制在一個(gè)微量的范圍之內(nèi)，在鑄造過程中防止熱節(jié)部位（三壁交接）因得 不到有效補(bǔ)縮而產(chǎn)生的縮孔、裂紋等缺陷，同時(shí)使合金具有良好的塑形和抗脫鋅性能。
[0015] 本發(fā)明的硅黃銅無需熱處理去除殘余內(nèi)應(yīng)力，其抗拉強(qiáng)度高、延伸率大、不易產(chǎn)生 縮松，切削性能明顯優(yōu)于普通鉛黃銅，流動(dòng)性能和鑄造性能良好，易于加工成型；制得的產(chǎn) 品開裂率小，不易產(chǎn)生縮松，不易腐蝕，抗脫鋅性能強(qiáng)，綜合機(jī)械性能高；鉛含量控制在符合 國標(biāo)的范圍之內(nèi)，重金屬含量遠(yuǎn)低于各種標(biāo)準(zhǔn)的要求，環(huán)保健康，同時(shí)原料來源廣泛易得， 工藝簡單，適于應(yīng)用于水龍頭、閥門等飲用水系統(tǒng)零部件。
【具體實(shí)施方式】
[0016] -種易加工娃黃銅合金由以下各組分組成：60~63wt%銅（Cu)，0? 50~ 0? 90wt%硅（Si)，0? 50 ~0? 80wt%鋁（A1)，0? 10 ~0? 20wt%鉛（Pb)，其它元素小于 0? 3%， 其余為鋅（Zn)及不可避免的雜質(zhì)，其中（銅+硅+鋁+鋅）>99. 60%，所述其他元素是錫 (Sn)、錳（Mn)、鐵（Fe)和鎳（Ni)的組合。
[0017] 作為一種較佳的實(shí)施方式，該合金由以下各組分組成：61~62. 5wt%銅（Cu)， 0? 60 ~0? 80wt% 硅（Si)，0? 60 ~0? 80wt% 鋁（A1)，0? 10 ~0? 15wt% 鉛（P