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，對人體和環(huán)境都具有較大的危害。
[0003]目前，國內(nèi)還沒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，目前對以鉍代鉛的無鉛黃銅的研宄最多?？v觀國內(nèi)外專家學(xué)者對鉍黃銅的各種研宄，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)用難等問題。
[0004]中國專利申請?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熔點低，其摻量過高時，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)熔鑄開裂和退火斷裂的現(xiàn)象，以滿足行業(yè)對易切削、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，攪動熔池。同時調(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，進行水冷連鑄。
[0009]上述砸銅中間合金的制備，參見中國專利ZL201110190457.X《一種砸銅中間合金的制備方法》;CuP14中間合金的制備，參見中國專利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內(nèi)進行擠壓變形加工，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進行去應(yīng)力退火，保溫時間控制在0.5?Ih ;然后在矯直設(shè)備上進行矯直處理。
[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，物料加入順序為陰極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對相關(guān)測試方法進行測試。在相同測試條件下，本發(fā)明所述砸鉍黃銅合金材料與國內(nèi)牌號為HBi60的鉍黃銅合金材料相比，還具有以下優(yōu)點:
(I)其強度與HBi60材料接近，其切削性能與HPb63-3為100%相比較，達到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)均無熱態(tài)沖擊裂紋。
[0021]4、本發(fā)明所述合金材料強度、切削性能、延伸率等性能可通過合金成分及工藝進行調(diào)整，以滿足不同條件需求。
[0022]5、元素砸和Sn的同時加入，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
【具體實施方式】
[0023]以下通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對發(fā)明保護范圍的限制，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)的改進和調(diào)整。
[0024]實施例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，攪動熔池。
[0026]同時調(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為Se:46.5%，余量為Cu，砸銅中間合金制備方法參見中國專利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，參見中國專利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