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1、(10)申请公布号 CN 102925744 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102925744 A *CN102925744A* (21)申请号 201210412904.6 (22)申请日 2012.10.25 C22C 9/04(2006.01) C22C 1/02(2006.01) C22B 7/00(2006.01) (71)申请人 江西理工大学 地址 341000 江西省赣州市红旗大道 86 号 申请人 白银有色西北铜加工有限公司 (72)发明人 柳瑞清 蔡薇 邱光斌 王刚 肖翔鹏 柳羏 邓予生 李双龙 (74)专利代理机构 北京中创阳光知识产权代理 有限责任公。
2、司 11003 代理人 尹振启 (54) 发明名称 一种无铅黄铜合金及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种无铅黄铜合金及其制备方 法， 本发明的无铅黄铜合金按照重量百分比计， 包括如下成分 ： 铜 59% 65%、 锌 32% 35%、 硅 0.2% 1%、 磷 0.03% 0.1%、 镁 0.1% 1%、 铝 0.02%0.1%、 镍0.1%1%、 锡0.1%1%、 镧铈混 合稀土金属 0.0001% 0.001%。本发明的无铅黄 铜合金的制备方法， 包括以下步骤 ： 1） 合金熔炼 ： 先加入回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料， 加 覆盖剂熔炼， 熔炼温度为 1100 1200。
3、 ； 2） 合金 精炼 ： 原料熔化后， 加入铜 - 硅合金、 镧铈混合稀 土金属 （La+Ce） 、 铝， 进行合金化和精炼 ； 3） 合金 除气 ： 加入铜 - 磷合金、 镁， 均匀搅拌， 熔体保温加 锌 ； 4）合金浇铸 ： 在 1030 1080进行合金浇 铸。本发明的无铅黄铜合金的制备方法利用选用 原材料为回收的铜合金废旧料和价廉的硅、 磷等， 合金制备成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种无铅黄铜合金，。
4、 其特征在于， 按照重量百分比计， 包括如下成分 ： 铜 59% 65%、 锌 32% 35%、 硅 0.2% 1%、 磷 0.03% 0.1%、 镁 0.1% 1%、 铝 0.02% 0.1%、 镍 0.1% 1%、 锡 0.1% 1%、 镧铈混合稀土金属 0.0001% 0.001%。 2. 一种如权利要求 1 所述的无铅黄铜合金的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 1）合金熔炼 ： 先加入回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料， 加覆盖剂熔炼， 熔炼温度为 1100 1200 ； 2） 合金精炼 ： 原料熔化后， 加入铜 - 硅合金、 镧铈混合稀土金属 （La+Ce） 、 铝， 。
5、进行合金化和精炼 ； 3） 合金除气 ： 加入铜 - 磷合金、 镁， 均匀搅拌， 熔体保温加锌 ； 4） 合 金浇铸 ： 在 1030 1080进行合金浇铸。 3. 如权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述合金熔炼之前还包括原料预处理 ： 对回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料进行分级、 分检、 预处理。 4. 如权利要求 3 所述的制备方法， 其特征在于， 所述合金熔炼和所述原料预处理之间 还包括合金配制 ： 按照合金中铜的总重进行配比， 黄铜 75-85%、 锡磷青铜 10-15%、 锌白铜 5-10%， 其余合金在废旧料熔化经成分分析后， 再按合金成分重量百分比配料。 5.。
6、 如权利要求 2 所述的制备方法， 其特征在于， 所述覆盖剂为硼砂、 石墨片或氯化钙。 权 利 要 求 书 CN 102925744 A 2 1/4 页 3 一种无铅黄铜合金及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种无铅黄铜合金及其制备方法， 尤指一种利用废旧铜材制备无铅黄 铜合金的制备方法。 背景技术 0002 传统黄铜合金是在合金中加入了铅为代表的低熔点元素， 从而使合金具有优良的 加工性能和较高的强度及塑性。一般认为黄铜的切削性是随着铅的增加而改善的， 在大约 含 3% 的铅最为有效。由于铅黄铜具有优良的切削性能， 广泛地被应用于多种制造行业中， 如机械、 电子电器、 建筑以及机械。
7、精密切削加工的各种零件等， 但是铅黄铜中含有对人体有 极大危害的重金属铅， 虽其含量不高， 然而对人的健康存在潜在的威胁。 随着人类科学技 术的发展和人们对改善生态环境、 提高生活质量的日趋重视， 对环境保护意识不断增强， 因 此， 含铅铜合金的应用受到国内外各国环保政策的限制， 尤其在发达国家受限制更为严格。 0003 以无毒或低毒害物质代替铅， 是减少铅污染的主要途径。为了减少制造业中铅 黄铜报废后丢弃对环境造成的污染， 必须采用不含铅的黄铜合金材料。但是不含铅的一 般黄铜合金， 其加工性能极差， 不适满足精密机械加工的要求。无铅黄铜就是在黄铜中 加入适量无毒害的元素代替铅的功能， 使其达。
8、到其性能， 即满足工业上的需要又保护了 生态环境。目前国内外研发的无铅黄铜合金专利， 主要是在黄铜中加入碲、 铋、 锑等元 素， 如 ： 专 利 200910154951、 200810188263、 200910044085、 200810042416、 200910044798、 200410089150、 200780048880、 02121991、 200810090868 等， 但含铋、 锑等元素的无铅黄铜加 工性能较差， 成材率低， 且碲、 铋、 锑等元素均为稀贵元素， 资源有限， 与铅黄铜合金相比， 生 产成本高， 很难形成产业化批量生产以替代市场上大量使用的铅黄铜。 发明内容。
9、 0004 针对现有技术存在的问题， 本发明的目的之一在于提供一种成本低、 利用不含铅 的废旧铜材制备无铅黄铜合金的方法。 本发明的另一目的在于提供一种具有良好加工性能 和使用性能， 根据上述方法制备的无铅黄铜合金。 0005 为实现上述目的， 本发明的无铅黄铜合金按照重量百分比计， 包括如下成分 ： 铜 59% 65%、 锌 32% 35%、 硅 0.2% 1%、 磷 0.03% 0.1%、 镁 0.1% 1%、 铝 0.02% 0.1%、 镍 0.1% 1%、 锡 0.1% 1%、 镧铈混合稀土金属 0.0001% 0.001%。 0006 本发明的无铅黄铜合金的制备方法， 包括以下步骤 。
10、： 1） 合金熔炼 ： 先加入回收的 黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料， 加覆盖剂熔炼， 熔炼温度为 1100 1200； 2） 合金精炼 ： 原 料熔化后， 加入铜 - 硅合金、 镧铈混合稀土金属 （La+Ce） 、 铝， 进行合金化和精炼 ； 3） 合金除 气 ： 加入铜 - 磷合金、 镁， 均匀搅拌， 熔体保温加锌 ； 4） 合金浇铸 ： 在 1030 1080进行合 金浇铸。 0007 进一步， 所述合金熔炼之前还包括原料预处理 ： 对回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜 废旧料进行分级、 分检、 预处理。 说 明 书 CN 102925744 A 3 2/4 页 4 0008 进一步， 。
11、所述合金熔炼和所述原料预处理之间还包括合金配制 ： 按照合金中铜的 总重进行配比， 黄铜 75-85%、 锡磷青铜 10-15%、 锌白铜 5-10%， 其余合金在废旧料熔化经成 分分析后， 再按合金成分重量百分比配料。 0009 进一步， 所述覆盖剂为硼砂、 石墨片或氯化钙。 0010 本发明的无铅黄铜合金的制备方法利用选用原材料为回收的铜合金废旧料和价 廉的硅、 磷等， 远低于其他方法生产的无铅黄铜合金材料， 合金制备成本低。无铅黄铜中的 各合金元素具有如下作用 ： 铜和锌为合金的基本元素 ； 添加硅元素可改善合金的流动性 ； 添加磷元素可改善合金流动性和除气 ； 添加镁元素可除去熔体中的。
12、气体 ； 添加铝元素可在 合金熔体表面形成保护膜， 隔绝熔体与大气接触防止吸气 ； 镍和锡可改善合金的加工性能 ； 添加镧铈混合稀土金属 （La+Ce） ， 具有除气、 除杂、 精炼、 细化晶粒作用。根据本发明的方法 制备的无铅黄铜合金的晶粒细小， 具有良好的冷、 热加工性能， 以及良好的切削性能和耐蚀 性能， 适用于机械加工成型各种零部件、 锻件、 铸件、 阀门、 管接头等其它零部件材料。 附图说明 0011 图 1a 为显示铅黄铜合金切削性能的示意图 ； 0012 图 1b 为显示本发明实施例 1 的无铅黄铜合金切削性能的示意图 ； 0013 图 1c 为显示本发明实施例 2 的无铅黄铜合。
13、金切削性能的示意图 ； 0014 图 1d 为显示本发明实施例 3 的无铅黄铜合金切削性能的示意图 ； 0015 图 1e 为显示本发明实施例 4 的无铅黄铜合金切削性能的示意图 ； 0016 图 1f 为显示本发明实施例 5 的无铅黄铜合金切削性能的示意图 ； 0017 图 2 为本发明中测定合金流动性所用石墨浇铸模的示意图 ； 0018 图 3a 为显示铅黄铜合金流动性的示意图 ； 0019 图 3b 为显示本发明实施例 1 的无铅黄铜合金流动性的示意图 ； 0020 图 3c 为显示本发明实施例 2 的无铅黄铜合金流动性的示意图 ； 0021 图 3d 为显示本发明实施例 3 的无铅黄铜。
14、合金流动性的示意图 ； 0022 图 3e 为显示本发明实施例 4 的无铅黄铜合金流动性的示意图 ； 0023 图 3f 为显示本发明实施例 5 的无铅黄铜合金流动性的示意图。 具体实施方式 0024 本发明的无铅黄铜合金的制备方法， 包括如下步骤 ： 0025 1、 原料预处理 ： 对回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料进行分级、 分检、 预处理 （除油、 除尘、 除水） ； 0026 2、 合金配制 ： 按表 1 所述合金成分组成， 进行合金配料计算， 配制炉料 ； 0027 合金配料方法 ： 按照合金中铜的总重进行配比， 黄铜 75-85%、 锡磷青 10-15%、 锌白 铜 5-10。
15、%、 其余合金在旧料熔化经成分分析后， 按合金成分重量百分比配料 ； 0028 3、 合金熔炼 ： 熔炼时先加入回收的黄铜、 锌白铜、 锡磷青铜废旧料， 再加入其它合 金 ； 合金熔炼温度为 1100 1200， 加覆盖剂熔炼 （硼砂、 石墨片、 氯化钙等） ； 0029 4、 合金精炼 ： 原料熔化后， 加入镧铈混合稀土金属 （La+Ce） 、 铜 - 硅合金、 铝， 进行 合金化和精炼、 除杂 ； 说 明 书 CN 102925744 A 4 3/4 页 5 0030 5、 合金除气 ： 加入铜 - 磷合金、 镁等， 均匀搅拌除气、 除杂， 熔体保温加锌 ； 0031 6、 合金浇铸 ： 。
16、合金成分分析检测合格后， 在 1030 1080进行合金浇铸成铸锭。 0032 表 1 本发明无铅黄铜合金成分组成实例 （重量 %） 0033 0034 为了验证本发明的方法制备出的无铅黄铜合金的性能， 通过合金切削性能测试、 脱锌腐蚀性能测试、 合金铸锭及流动性测试对上述五种无铅黄铜合金以及 HPb59-1 进行比 较得出。 0035 1） 合金切削性能测试 ： 对比样品是切削性能优良的 HPb59-1 合金 （100%） 为参考， 车削时采用统一车刀和车削方式， 本发明无铅铜合金的切屑呈细小粉末的短碎屑， HPb59-1 合金为稍长的细针状直碎屑， 如图 1a-1f。 0036 2） 脱锌。
17、腐蚀性能测试 ： 在恒温水浴中进行， 与铅黄铜 （HPb59-1） 进行脱锌腐蚀层 厚度对比。实验方法 ： 将试样垂直放入装有标准量的 1.0%CuCl2溶液的烧杯中 （溶液量与试 样面积成正比， 每平方厘米 240ml） ， 水浴温度为 75， 腐蚀时间为 24 小时。腐蚀后将试样 取出、 清洗、 吹干， 置于干燥器中干燥。将试样从中心对称轴线处切开， 打磨光滑， 在显微镜 下测其腐蚀层厚度。 0037 3） 合金铸锭及流动性测试 ： 采用如图 2 所示直线型石墨模， 测定合金的流动性及 合金铸锭 ； 流动性测试结果如图 3a-3f 所示。 0038 表 2 本发明的无铅黄铜合金与 HPb5。
18、9-1 浇铸、 腐蚀性能比较 0039 对比合金 浇铸性能 (mm) 脱锌腐蚀层深度 (m) HPb59-1 220 511.5 实施例 1 378 154.4 说 明 书 CN 102925744 A 5 4/4 页 6 实施例 2 383 186.8 实施例 3 416 264.5 实施例 4 422 276.2 实施例 5 453 281.6 0040 本发明无铅黄铜合金由于添加硅、 磷、 镍、 锡、 铝、 镁、 稀土等合金元素， 有效的改善 了合金的加工性能， 与铅黄铜合金 HPb59-1 相比， 提高了合金的流动性和耐腐蚀性能， 具有 良好的切削性能。 0041 需要指出的是上述实施例只是示例性的对本发明加以说明， 根据本发明的精神所 做出的任意变形， 均不应认为脱离本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102925744 A 6 1/3 页 7 图 1a图 1b 图 1c图 1d 说 明 书 附 图 CN 102925744 A 7 2/3 页 8 图 1e图 1f 图 2 图 3a 图 3b 说 明 书 附 图 CN 102925744 A 8 3/3 页 9 图 3c 图 3d 图 3e 图 3f 说 明 书 附 图 CN 102925744 A 9 。