一種環(huán)保易切削抗熱裂硒鉍黃銅材料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料及其制備工藝，屬于金屬合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛黃銅具有良好的切削性能和較好的冷、熱加工性能，被廣泛用于水暖衛(wèi)浴、電子電器、鐘表儀器等領(lǐng)域。然而黃銅中的鉛易溶出，對(duì)人體和環(huán)境都具有較大的危害。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一種黃銅可全面替代鉛黃銅，替代鉛黃銅的領(lǐng)域十分有限。鉍與鉛在元素周期表中處于相鄰的位置，其物理和化學(xué)性質(zhì)存在很多相似之處，目前對(duì)以鉍代鉛的無(wú)鉛黃銅的研宄最多?？v觀國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)鉍黃銅的各種研宄，存在添加元素種類多(Sn、Fe、Sb、N1、Al、S1、Se、Te、P、La、Ce)、加入量較大、原料成本高及工業(yè)化應(yīng)用難等問(wèn)題。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310205084.8的專利公布了一種“錫鉍黃銅及其生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)錫鉍黃銅的裝置”，該發(fā)明中鉍黃銅中錫的加入能有效的調(diào)整該黃銅材料的切削性能，但其摻量為0.10-0.6%。但由于Sn熔點(diǎn)低，其摻量過(guò)高時(shí)，容易產(chǎn)生偏析，使材料整體性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所需解決的技術(shù)問(wèn)題是:
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供了一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料。其特點(diǎn)是以工業(yè)純銅為基體，添加適量的B1、Sn及Se，制備多元銅合金材料，改善傳統(tǒng)鉍黃銅合金材料成本較高、容易出現(xiàn)熔鑄開(kāi)裂和退火斷裂的現(xiàn)象，以滿足行業(yè)對(duì)易切削、熱裂性能良好的銅合金材料的需求。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料制備工藝。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為Cu:58?61, Bi:1.6?2.2, Sn:0.1?0.15, Se:0.1?0.65，余量為鋅和不可避免的雜質(zhì)。其含量測(cè)試方法參照YS/T668-2008標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]上述一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料制備工藝由以下步驟組成:
(I)熔煉
純度為99.99 %電解銅加入熔煉爐中，在鱗片石墨粉作為覆蓋劑的保護(hù)下，升溫至1150?1200°C，電解銅完全熔化后，加入砸銅中間合金0.2?1.5wt%，保溫10?15min，再加入高純錫0.1?0.15wt%及高純鉍1.6?2.2wt%，錫、鉍完全熔化后采用電磁攪拌，攪動(dòng)熔池。同時(shí)調(diào)整溫度為1060?1080°C，加入電解鋅，升溫扒渣，10?15min后再加入磷銅中間合金0.002?0.05wt%，調(diào)整溫度為1020?1050°C，進(jìn)行水冷連鑄。
[0009]上述砸銅中間合金的制備，參見(jiàn)中國(guó)專利ZL201110190457.X《一種砸銅中間合金的制備方法》;CuP14中間合金的制備，參見(jiàn)中國(guó)專利ZL200810148006.8《一種磷銅中間合金的制備方法》。
[0010](2)擠壓
將上述熔煉的銅合金鑄錠，經(jīng)車(chē)削定徑后放入感應(yīng)爐中，加熱至650?850°C，保溫2?4min，取出加熱后的鑄錠置入臥式擠壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠壓變形加工，得到各類型材的擠壓坯。
[0011](3)酸洗及冷拉加工
將上述擠壓坯料酸洗后進(jìn)行冷拉加工，可根據(jù)冷拉加工狀態(tài)設(shè)定加工率，可加工成軟態(tài)、硬態(tài)、半硬態(tài)等。
[0012](5)退火與矯直
將上述冷拉變形后的型材置于退火爐內(nèi)，于溫度200?300°C進(jìn)行去應(yīng)力退火，保溫時(shí)間控制在0.5?Ih ;然后在矯直設(shè)備上進(jìn)行矯直處理。
[0013]上述一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅制備工藝中，砸以砸銅中間合金形式加入。
[0014]上述的一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅制備工藝中，磷銅中間合金以CuP14中間合金形式加入。
[0015]上述的一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅材料制備工藝，物料加入順序?yàn)殛帢O銅一砸銅中間合金一高純錫一高純秘一電解鋅一磷銅中間合金。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用砸元素以砸銅中間合金形式加入，可改變鉍在黃銅中的析出形態(tài)與分布狀況，與銅、鋅、鉍等元素形成脆性化合物分布于晶界和晶內(nèi)，使鉍以塊狀或球狀存在于晶界，提高其塑性和冷熱加工性能，避免材料發(fā)生燒損，同時(shí)改善合金切削性能的作用。
[0017]2、本發(fā)明采用磷銅中間合金以CuP14加入，可避免直接摻入磷元素時(shí)磷的揮發(fā)，有效發(fā)揮磷的脫氧劑的作用。
[0018]3、本發(fā)明所述砸鉍黃銅合金材料性能采用GB / T228.1-2010,GB / T 230.1-2009對(duì)相關(guān)測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。在相同測(cè)試條件下，本發(fā)明所述砸鉍黃銅合金材料與國(guó)內(nèi)牌號(hào)為HBi60的鉍黃銅合金材料相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)其強(qiáng)度與HBi60材料接近，其切削性能與HPb63-3為100%相比較，達(dá)到70%以上。
[0019](2)延伸率由12?13%提高至13?30%，提高50%以上。
[0020](3) HBi60合金材料在650?800°C范圍內(nèi)熱態(tài)沖擊裂紋嚴(yán)重，本發(fā)明在上述溫度范圍內(nèi)均無(wú)熱態(tài)沖擊裂紋。
[0021]4、本發(fā)明所述合金材料強(qiáng)度、切削性能、延伸率等性能可通過(guò)合金成分及工藝進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同條件需求。
[0022]5、元素砸和Sn的同時(shí)加入，還可降低鉍的摻量，產(chǎn)品原料成本與HBi60相比可降低5?10% ο
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
[0024]實(shí)施例1: 一種環(huán)保易切削抗熱裂砸鉍黃銅合金材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為Cu:59.39，Bi:2.0，Sn:0.110，Se:0.20，余量為鋅。
[0025]其制備工藝如下:
(I)將陰極銅116.6kg加入熔煉爐中，在鱗片石墨粉作為覆蓋劑的保護(hù)下，升溫至1200°C,電解銅完全熔化后，加入砸銅中間合金1kg，保溫lOmin，再加入高純錫0.25kg及高純鉍4kg，錫、鉍完全熔化后采用電磁攪拌，攪動(dòng)熔池。
[0026]同時(shí)調(diào)整溫度為1060?1080°C，加入電解鋅76kg，升溫扒渣，1min后再加入磷銅中間合金0.4kg，調(diào)整溫度為1050°C，進(jìn)行水冷連鑄。
[0027]上述工藝中采用的砸銅中間合金化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為Se:46.5%，余量為Cu，砸銅中間合金制備方法參見(jiàn)中國(guó)專利ZL201110190457.X《一種砸銅中間合金的制備方法》。
[0028]上述磷銅中間合金化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為P:9.6%，F(xiàn)e0.006%，S1.04%，余量為Cu，CuP14中間合金的制備方法，參見(jiàn)中國(guó)專利ZL200810148006.8《一種磷銅中間合金的制備方法》。
[0029](2)將上述熔煉的銅合金鑄錠，經(jīng)車(chē)削定徑后放入感應(yīng)爐中，加熱至650°C，保溫4min，取出加熱后的鑄錠。
[0030](3)將上述擠壓坯料采用硫酸酸洗后進(jìn)行冷拉加工。
[0031](4)將上述冷拉變形后的型材置于退火爐內(nèi)，于溫度200