[发明专利]一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金及其制备方法。按重量百分比计，该硅镁磷黄铜合金含有：60wt%Cu，0.5～0.9wt%Si，0.5～0.9wt%Mg，0.5～0.7wt%P，0.2～0.4wt%Al和选择添加元素0～0.6wt%，其余为Zn和杂质，杂质合计小于1wt%。所述合金严格要求Mg、Si、P元素的添加配比，Mg、Si、P元素的含量之和处于1.8～2.4wt%，其中Mg、Si含量之和处于1.3～1.6wt%。本发明将原料组分熔化，待成分均匀化后，在高温下精炼，浇注，后冷却至室温脱模，得到所述的无铅易切削硅镁磷黄铜合金。本发明的硅镁磷黄铜合金切削性能、耐腐蚀性能优异，力学性能优良，成本低廉，可代替铅黄铜，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环保黄铜合金领域，具体涉及一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金及其制备方法。

背景技术

铅黄铜有着优异的切削性能、综合性能以及价格的优势，在水暖卫浴、电器电子、仪器仪表、机械制造等各种领域有着广泛的应用。但是铅元素会在加工生产或使用过程中析出，进而危害人体健康。随着人们对健康与环保意识的不断增强，发达国家很早就已经对铅黄铜进行限制和禁止，我国也加紧了对无铅黄铜的研究与应用。高铜硅黄铜的铜含量高达70%以上，综合性能虽好，但成本过高，不易推广应用，而低铜硅黄铜又因为γ相的产生，硬度值高，切削力高，切削性能不佳，有待进一步改善。

硅、镁、磷部分溶于铜，与铜形成金属间化合物，形成的化合物弥散分布于基体中，在切削时产生“切口效应”有利于断屑。同时硅、铝元素的添加会使黄铜的耐腐蚀能力增强，锡元素可以显著地提高合金的耐腐蚀性能。国内有许多研究工作者对硅黄铜、镁黄铜、磷钙黄铜及其硅、镁、磷元素的作用都有过研究，但主要是对单个元素进行研究。在研究过程中还存在关键问题需要解决，添加单一的1～2种主要元素，加入量太多，一方面在熔炼时易氧化烧损，很难控制合金的质量，另一方面会使材料的硬度太高；加入量太少又不能形成有效的断屑质点，切削性能不理想，以至于很难推广应用。

基于硅黄铜与添加其他元素的研究现状，本发明是通过复合添加硅、镁、磷以及少量的铝、锡、硼、稀土等元素，并严格控制硅、镁、磷等元素的添加量及添加比例，期望获得一定数量的脆而不硬的质点化合物均匀分布在晶内晶界的组织，有利于切削的断屑同时又不会使合金的硬度太高，材料的工艺性能优良，合金资源丰富，成本低廉。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金。该硅镁磷黄铜合金的切削性能优异，具有铸造性能、力学性能、耐腐蚀性能优良的特点。

本发明还提供了所述的一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现。

一种无铅易切削硅镁磷黄铜合金，按重量百分比计，含有60wt%Cu，0.5～0.9wt%Si，0.5～0.9wt%Mg，0.5～0.7wt%P，0.2～0.4wt%Al和选择添加元素0～0.6wt%，其余为Zn和杂质，杂质合计小于1wt%。

进一步地，Si、Mg、P的含量配比中，Mg、Si、P的含量之和处于1.8～2.4wt%，Mg与Si的含量之和处于1.3～1.6wt%，P的含量在0.5～0.7wt%。

进一步地，所述选择添加元素包括Sn、B和Re中的一种以上，其中，按重量百分比计，各元素添加后在合金中的含量为：0.2～0.5wt%Sn，0.002～0.006wt%B，0.002～0.006wt%Re。

进一步地，所述合金的组织结构特征为：包括α和β两个基本组成相，以及脆性的球状或短杆状金属间化合物，金属化合物均匀分布在晶内及晶界。

更进一步地，所述金属间化合物为Cu₂Mg+Cu₃P+Mg₃P₂或者Cu₂Mg+γ。