易切削、耐腐蝕、可熱鍛的錫青銅的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種易切削、耐腐蝕、可熱鍛的錫青銅，該材料由以下重量白分比的各組分組成：Zn 2～6％、Sn 2.0～7.0％、Si 0.1～0.75％、Ca 0.02～0.75％、P 0.01～0.3％、Zr 0.01～0.4％、Ni 0.05～0.75％、Fe＜0.15％，其余為銅及總量不大于0.4％的雜質(zhì)。本發(fā)明的合金材料的銅、錫、硅、鈣、磷、鎳、鋯等金屬及通過選擇最適當(dāng)?shù)奶砑恿康玫嚼鄯e效果，確保發(fā)明合金材料有良好的熱鍛性能、切削性能、耐腐蝕性能、焊接性能及良好的機械性能。是一種綜合性能良好的能替代部分鑄造錫青銅的合適材料。
【專利說明】易切削、耐腐蝕、可熱鍛的錫青銅

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及錫青銅合金材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種易切削、耐腐蝕、可熱鍛的 錫青銅。

【背景技術(shù)】：
[0002] 不含鉛的錫青銅如QSn6. 5?0. I、Qsn4-3、C51900切削性能差，只相當(dāng)于 Hpb63-3(切削性為100% )的20%，所以難于加工。錫青銅加入鉛如C54400、Qsn4-4-4、 Qsn5-5-5、C83600,切削性能很好（切削性95% )但卻不能熱加工，只能鑄造；如果鑄造成 型，一是生產(chǎn)效率低；二是成品率低（易漏水，漏氣）；三是污染嚴(yán)重；四是金屬損耗大；五 是機械性能較熱鍛低。因此，在船舶、閥門、化工、機電等行業(yè)要求高的結(jié)構(gòu)體一直在研究解 決，即切削性能良好又可熱鍛的錫青銅來替代部分鑄造成型的零件。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可鍛性好又能易切削加工、耐腐蝕、機 械性能優(yōu)良、焊接性能好的能部分替代鑄造成型的易切削、耐腐蝕、可熱鍛的錫青銅。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種易切削、耐腐蝕、可熱 鍛的錫青銅，該材料由以下重量白分比的各組分組成：一種易切削、耐腐蝕可熱鍛的錫青 銅，其特征在于：該合金由以下重量百分比的各組分組成：Zn 2?6%、Sn 2.0?7.0%、 SiO. 1 ?0. 75 %、Ca 0. 02 ?0. 75 %、P 0. 01 ?0. 3 %、Zr 0. 01 ?0. 4 %、Ni 0. 05 ? 0.75%、Fe < 0. 15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0005] 作為優(yōu)選，該合金由以下重量百分比的各組分組成：Zn 2. 5?6%、Sn 2.0? 6. 0%、Si0. 1 ?0. 6%、Ca 0. 02 ?0. 6%、P 0. 01 ?0. 25%、Zr 0. 01 ?0. 3%、Ni 0. 05 ? 0.6%、Fe < 0. 15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0006] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，該合金由以下重量百分比的各組分組成：Zn 3.0?6.0%、 Sn2. 0 ?5. 0%、Si 0· 1 ?0· 5%、Ca 0· 02 ?0· 5%、P 0· 01 ?0· 2%、Zr 0· 05 ?0· 3%、 Ni 0. 05?0. 5%、Fe < 0. 15%，其余為銅及總量不大于0. 4%的雜質(zhì)。
[0007] 作為更進(jìn)一步優(yōu)選，該合金由以下重量百分比的各組分組成：Zn 4.0?6.0%、 Sn2. 5 ?5.0%、Si 0.15 ?0.45%、Ca 0.05 ?0.35%、P 0.03 ?0.15%、Zr 0.05 ? 0. 25%、Ni 0. 1?0. 35%、Fe < 0. 15%，其余為銅及總量不大于0. 4%的雜質(zhì)。
[0008] 上述優(yōu)選方案所述總量不大于0.4%的雜質(zhì)中，其中要求Pb < 0.02%、Bi < 0. 01 %、Sb < 0. 01%。是因為這些元素雖能改善切削性能，但超過限定的量會產(chǎn)生熱裂、 材料熱鍛時會產(chǎn)生裂紋，因此必須嚴(yán)格限制。
[0009] 本發(fā)明的易切削、耐腐蝕可熱鍛錫青銅中限定金屬元素種類和添加量的原因在 于：
[0010] 錫Sn :是為了改善材料的耐腐蝕性能和提高耐磨性能，同時含錫青銅可焊性很 好，但Sn含量過高，一是成本過高；二是隨錫含量的增高（大于7. 7% )時，凝固溫度范圍擴 大，材料在鑄造時流動性變差。同時由于α相縮小，會出現(xiàn)δ相，δ相共析分解極為緩慢 且既硬又脆，材料力學(xué)能變差。所以錫含量優(yōu)選方案一為2. O?5. 0%，更進(jìn)一步為2. 5? 5. 0%。
[0011] 鋅Zn:發(fā)明材料加入鋅，錫青銅加入鋅，可提高合金的流動性縮小結(jié)晶溫度區(qū)間， 減輕錫青銅的逆偏析，但Zn過高會影響材料抗腐蝕性能。所以鋅含量的優(yōu)選方案之一 3. 0?6. 0%，更進(jìn)一步優(yōu)選方案為4. 0?6. 0%。
[0012] 硅Si :主要是改善發(fā)明材料的切削性能和熱加工性能，同時還能提高材料的力學(xué) 性能，但硅含量過高在熔煉時會容易產(chǎn)生S02,在鑄錠中會降低材料的力學(xué)性能。所以硅含 量的優(yōu)選方案之一在〇. 1?〇. 5%，更進(jìn)一步的優(yōu)選方案為0. 15?0. 45%
[0013] 鈣：主要是改善發(fā)明材料的切削性能，Ca不能溶在Cu中，Ca能像Te -樣以彌散 獨立相CaCu5 ( Y相）存在于銅中，使切削易斷，材料的切削性能隨Ca含量的提高而提高。 但Ca含量過高會導(dǎo)致熔煉時流動性變差，也會影響熱鍛時的流量。所以優(yōu)選方案之一 Ca 的含量為〇. 02?0. 5%，更優(yōu)選的方案Ca含量為0. 05?0. 35%。
[0014] 磷：磷能提高錫青銅的工藝性能與力學(xué)性能。加工錫青銅的磷含量一般不超過 0. 45%，超過會引起熱脆。磷是銅合金有效的脫氧劑，提高錫青銅的流動性，磷含量優(yōu)選方 案之一 0.01?0.2%，更優(yōu)選方案0.03?0· 15%。
[0015] 1、鎳：能提高材料的機械性能，提高材料抗腐蝕性能，鎳含量優(yōu)選方案之一 0· 05?0· 5%，更優(yōu)選方案為0· 1?0· 35%。
[0016] 鋯：能夠細(xì)化發(fā)明材料的晶粒，提高材料的機械性能，鋯含量優(yōu)選方案之一 0· 05?0· 3%，更優(yōu)選方案為0· 05?0· 25%。
[0017] 所述發(fā)明材料總量不大于0.4%的雜質(zhì)中，其中鉛Pb < 0.02%、Bi < 0.01%、Sb < 0· 01%。
[0018] 本發(fā)明涉及到的組分含量均為重量百分比。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果：
[0020] 1.本發(fā)明合金材料的銅、錫、硅、鈣、磷、鎳、鋯等金屬及通過選擇最適當(dāng)?shù)奶砑恿?得到累積效果，確保發(fā)明合金材料有良好的熱鍛性能、切削性能、耐腐蝕性能、焊接性能及 良好的機械性能。是一種綜合性能良好的能替代部分鑄造錫青銅的合適材料。
[0021] 2.本發(fā)明發(fā)明合金材料的切削性能優(yōu)于QSn6. 5-0. l、Qsn4-3、C51900等錫磷青銅 與C14500(國內(nèi)牌號為QTeO. 5)相當(dāng)。低于C54400(國內(nèi)牌號QSn4-4-4)、C83600(國內(nèi) 牌號為 Qsn5-5-5)，熱鍛性能優(yōu)于 Qsn6. 5-0. 1、QSn4-3、C51900 與 C14500 相當(dāng)。C54400、 C83600 不能熱鍛?？垢g性能優(yōu)于 C14500。與 QSn6.5-0. l、Qsn4-3、C54400、C8360(^@i。 焊接性能優(yōu)于 C14500、C54400、C83600 與 QSn6. 5-0. 1、QSn4-3、C51900 相當(dāng)。因此發(fā)明合 金材料可以廣泛用于抗腐蝕性能要求高的船舶、海洋、化工行業(yè)的另配件，以及腐蝕環(huán)境惡 劣的化工行業(yè)另配件，也可用于彈性、耐磨性要求高的機械和儀表行業(yè)。

【具體實施方式】：
[0022] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明不僅僅局限于實施例。
[0023] 本發(fā)明實施例合金樣品制備方案為行業(yè)常規(guī)方案，大致過程如下：
[0024] 配料一工頻感應(yīng)電爐熔煉一連續(xù)鑄造 Φ27. 0圓棒一熱處理一拉伸Φ26. 0mm-剝 皮Φ 25mm試樣。
[0025] 其中配料過程中的硅、磷、鈣、鋯使用的是Cu-Si、Cu-P、Cu-Ca、Cu-Zr中間合金， Cu-Si合金，Si含量20%，Cu-P合金，P含量15%，Cu-Ca合金，Ca含量19%，Cu-Zr合金， Zr含量40%。對比試樣用同樣工藝條件加工而成。
[0026] 本發(fā)明易切削、耐腐蝕、熱鍛性能良好的錫青銅的各實施例和對比例具體成分含 量表1 :
[0027] 表1各實施例和對比例具體成分含量

【權(quán)利要求】
1. 一種易切削、耐腐蝕可熱鍛的錫青銅，其特征在于：該材料由以下重量百分比的各 組分組成：Zn 2 ?6%、Sn 2. 0 ?7. 0%、Si 0? 1 ?0? 75%、Ca 0? 02 ?0? 75%、P 0? 01 ? 0? 3%、Zr 0? 01 ?0? 4%、Ni 0? 05 ?0? 75%、Fe < 0? 15%，其余為銅及總量不大于 0? 4% 的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的易切削、耐腐蝕可熱鍛的錫青銅，其特征在于：該材料由以下 重量百分比的各組分組成：Zn 2. 5?6%、Sn 2. 0?6. 0%、Si 0? 1?0? 6%、Ca 0? 02? 0? 6%、P 0? 01 ?0? 25%、Zr 0? 01 ?0? 3%、Ni 0? 05 ?0? 6%、Fe < 0? 15%，其余為銅及 總量不大于〇. 4%的雜質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的易切削、耐腐蝕可熱鍛的錫青銅，其特征在于：該材料由以下 重量百分比的各組分組成：Zn 3. 0?6. 0%、Sn 2. 0?5. 0%、Si 0? 1?0? 5%、Ca 0? 02? 0? 5%、P 0? 01 ?0? 2%、Zr 0? 05 ?0? 3%、Ni 0? 05 ?0? 5%、Fe < 0? 15%，其余為銅及總 量不大于〇. 4%的雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的易切削、耐腐蝕可熱鍛的錫青銅，其特征在于：該合金由以 下重量百分比的各組分組成：Zn 4.0?6.0%、Sn 2. 5?5.0%、Si 0.15?0.45%、Ca 0? 05 ?0? 35%、P 0? 03 ?0? 15%、Zr 0? 05 ?0? 25%、Ni 0? 1 ?0? 35%、Fe < 0? 15%，其 余為銅及總量不大于〇. 4%的雜質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一權(quán)利要求所述的易切削、耐腐蝕、可熱鍛的錫青銅，其特 征在于，所述總量不大于0. 4%的雜質(zhì)中，Pb < 0. 02%、Bi < 0. 01%、Sb < 0. 01%。
【文檔編號】C22C9/04GK104388748SQ201410705739
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】彭鋒, 夏寶平, 段志華 申請人:恒吉集團(tuán)有限公司