專利名稱：一種無鉛易切削鋅白銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于易切削白銅合金，尤其是無鉛易切削鋅白銅合金。
背景技術(shù)：
普通的鋅白銅合金(如BZn15-20、Cu-18Ni-20Zn等)具有很好的耐蝕性、優(yōu)良的機(jī)械性能和壓力加工性能，焊接性良好，廣泛用于儀器儀表、精密機(jī)械、通訊、化學(xué)和醫(yī)療器械及日用品等領(lǐng)域，但不易切削加工。含鉛(含Pb量1～2％)的鋅白銅能改善合金的切削加工性能，滿足各種形狀零部件的機(jī)械加工，提高精密零件的表面光潔度和生產(chǎn)加工效率。但含鉛的鋅白銅合金在熱加工變形時(shí)容易開裂，特別是鋅白銅中較高含量的鉛對人類健康和環(huán)境衛(wèi)生構(gòu)成了威脅。鉛是一種對環(huán)境和人體有害的元素，會對人體血液和神經(jīng)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，嚴(yán)重的會造成血鉛、腦鉛中毒，引起神經(jīng)受阻、智力遲鈍、癡呆、好動等不良后果。歐盟、美國和中國等相繼提出了對含鉛合金的政府限令，因此含鉛合金的應(yīng)用將面臨嚴(yán)格的限制。開發(fā)無鉛的環(huán)境友好合金來代替含鉛合金，是當(dāng)今世界金屬材料制造業(yè)所面臨的刻不容緩的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種具有優(yōu)良的切削加工性能，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，耐腐蝕性優(yōu)異、冷熱加工成型性好的無鉛易切削鋅白銅合金。
本發(fā)明提供的無鉛易切削鋅白銅合金，它的組分及重量百分比含量為13.5～19.5％Ni、18.0～22.0％Zn、0.12～0.65％Sb、0.03～0.12％P、0.03～0.10％Ce、余Cu。
無鉛易切削鋅白銅合金的制備方法本發(fā)明以工業(yè)純銅、工業(yè)純鎳、工業(yè)純鋅、工業(yè)純銻、磷銅中間合金和富鈰混合稀土為基本原料。按材料成分配料將工業(yè)純銅、工業(yè)純鎳、工業(yè)純鋅、工業(yè)純銻、磷銅中間合金和銅-富鈰混合稀土中間合金在中頻爐中熔化，澆入工頻爐中保溫，以水平連鑄方法制成板或棒(卷)坯。板或棒(卷)坯在700-800℃均勻化退火1小時(shí)和酸洗后經(jīng)810-970℃熱軋加工和冷軋或冷拉拔加工，制成薄板或棒(線)材。
本發(fā)明無鉛易切削鋅白銅合金是在普通鋅白銅材料(13.5～19.5％Ni、18.0～22.0％Zn、余量Cu)的基礎(chǔ)上添加適量的合金元素銻，并使常溫下固溶度低的富銻相以細(xì)小顆粒形式均勻地分布在鋅白銅合金基體中，從而使含銻的鋅白銅合金具有優(yōu)良的切削加工性能。少量合金元素磷阻礙富銻相沿晶界偏聚，改善了材料性能的均勻性，有效抑制了富銻相晶界偏聚所導(dǎo)致的熱脆傾向，并提高了富銻相改善切削加工性能的作用效果，使鋅白銅合金的綜合機(jī)械性能基本保持不變。微量富鈰混合稀土元素可以細(xì)化晶粒，提高材料的塑性、韌性和強(qiáng)度；并進(jìn)一步降低富銻相的晶界偏聚傾向，使合金具有優(yōu)異的冷、熱加工成型性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例材料成分含有重量百分比含量為18.0％Ni、20.0％Zn、0.26％Sb、0.08％P、0.06％Ce、余量Cu。按材料成分配料將工業(yè)純銅、工業(yè)純鎳、工業(yè)純鋅、工業(yè)純銻、磷銅中間合金和銅-富鈰混合稀土中間合金在中頻爐中熔化，澆入工頻爐中保溫，以水平連鑄方法制成直徑Φ20mm棒(卷)坯。棒(卷)坯在740℃均勻化退火1小時(shí)和酸洗后經(jīng)930℃熱軋加工、再在室溫下冷拉拔加工(冷變形率30％)后，制成Φ8mm的棒材。本實(shí)施例制成的無鉛易切削鋅白鋼合金的抗拉強(qiáng)度為540MPa，延伸率為6％，硬度為HB162。
本發(fā)明合金材料具有如下優(yōu)點(diǎn)1.切削加工性能優(yōu)良。由于添加Sb、P和富Ce混合稀土等合金元素在合金基體中形成細(xì)小并呈均勻分布的富銻相顆粒，同時(shí)由于富Ce混合稀土的細(xì)化晶粒作用，本發(fā)明合金具有優(yōu)良的切削加工性能。與切削加工性能最佳的鉛黃銅(HPb63-3)的相對可切削率(作為100％)相比，本發(fā)明無鉛易切削鋅白銅合金的可切削率為74％，明顯高于普通鋅白鋼合金的可切削率20％，與含鉛的鋅白鋼合金的可切削率(76％)相當(dāng)。
2.綜合機(jī)械性能好、耐蝕性優(yōu)異。由于富Ce混合稀土的細(xì)化晶粒作用和合金元素P對富Sb相晶界偏聚的抑制作用，本發(fā)明合金材料具有良好的綜合機(jī)械性能，抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度與普通鋅白銅基本相同，高于含鉛的鋅白銅合金的抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度，并在大氣中具有優(yōu)異的耐蝕性能。
3.加工成型性良好。由于發(fā)明合金材料中合金元素磷阻礙了富銻相在晶界偏聚以及富Ce混合稀土的細(xì)化晶粒作用，提高了材料性能的均勻性，抑制了合金的熱脆傾向，在生產(chǎn)過程中無熱裂現(xiàn)向，易冷熱加工成型，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，成品率高。與銅合金釬料釬焊性能優(yōu)良。
本發(fā)明無鉛易切削鋅白鋼合金可制成線材、棒材和板材，用于制造儀器儀表、醫(yī)療器械、日用品和通訊等領(lǐng)域的精密零件。
權(quán)利要求
1.一種無鉛易切削鋅白銅合金，其特征是它的組分及其重量百分比含量為13.5～19.5％ Ni、18.0～22.0％ Zn、0.12～0.65％ Sb、0.03～0.12％ P、0.03～0.10％ Ce、余量Cu。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛易切削鋅白銅合金，其特征是它的組分及其重量百分比含量為18.0％ Ni、20.0％ Zn、0.26％ Sb、0.08％ P、0.06％ Ce、余量Cu。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鉛易切削鋅白銅合金，這種材料的組分及其重量百分比含量為13.5～19.5％Ni、18.0～22.0％Zn、0.12～0.65％Sb、0.3～0.12％P、0.03～0.10％Ce、余量Cu。它具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，耐腐蝕性優(yōu)異、冷熱加工成型性好，易切削，可制成線材、棒材和板材，用于制造儀器儀表、醫(yī)療器械、日用品和通訊等領(lǐng)域的精密零件。
文檔編號C22C9/00GK1775977SQ200510061720
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者涂江平, 鄔震泰, 高克胡, 楊友志, 林友, 黃秉煌 申請人:浙江大學(xué), 浙江康華眼鏡有限公司