一种无铅黄铜合金及其制备方法

摘要

本发明提供了一种无铅黄铜合金及其制备方法，包括：铜、硒、钛、铝、钪、钐、钴、碲、锰、铁、余量为锌和不可避免的杂质。所述硒与铜、锌、碲元素生成一种脆性的金属间化合物相，在合金基体中产生了微小的空间，割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生了“切口效应”，从而构成许多弱化微区，提高了合金的切削性能；钛和铝共同作用，在黄铜中具有变质处理的功能，细化组织和晶粒，提高其塑性而硬度不会有所降低；钪和铝共同作用，提高合金的稳定性；钴和钐的加入，提高了黄铜合金的流动性，从而提高合金的机械加工性能尤其改善了切削加工性。实验结果表明，本发明制备的黄铜无铅具有良好的切削性能，并具有良好的抗拉强度和塑性等力学性能。

权利要求

1.一种无铅黄铜合金，其特征在于，由以下组分组成：

2.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述硒的含量为1.8～2.9wt％。

3.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述钛的含量为1.6～2.8wt％。

4.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述钪的含量为0.05～0.1wt％。

5.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述钐的含量为0.05～0.1wt％。

6.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述钴的含量为0.2～0.4wt％。

7.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述碲的含量为0.25～0.4wt％。

8.一种权利要求1～7任意一项所述的无铅黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a)向工频感应炉中加入电解铜，升温进行熔炼；

步骤b)向所述工频感应炉中加入锌，搅拌后加入硒和碲，搅拌20～30min；

步骤c)将铝箔包裹的钛加入所述工频感应炉内，搅拌20～30min后加入钪、锰和铁，继续搅拌20～30min；

步骤d)调整温度至980～1080℃后添加精炼剂并搅拌；

步骤e)充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分；

步骤f)向所述工频感应炉中加入钴和钐，搅拌后取样分析，成分调整；

步骤g)静置，捞渣，在1000～1050℃下保温后升温至1150～1200℃，出炉浇注，得到无铅黄铜合金。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤a的熔炼温度为1100～1200℃。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述精炼剂包括以下成分：萤石、冰晶石、硼砂、二氧化硅、氧化铜、氟硅酸钠和钛白粉。

说明书

一种无铅黄铜合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属合金制造技术领域，尤其涉及一种无铅黄铜合金及其制备方法。

背景技术

[0002] 铅黄铜由于其优良的特性，如切削性能和耐磨性能，已被广泛应用于各个领域，例如：五金件、汽车零件、电器接插件、阀门、管接头等。但这类材料中的铅容易以固态或气态的形式析出，进入环境后不仅不容易被除去，且能不断富集，对环境和人体健康造成威胁，有研究称，慢性铅中毒对人体造血和神经系统，特别是儿童的肾及其它器官损害较大，所以世界各国均很重视铅造成的污染和引起的危害，已限制和禁止铅黄铜的使用。因此，环保的无铅黄铜合金已成为当今世界有色金属研究的热点。

[0003] 近年来，国内外对无铅黄铜进行了大量的研究，并已经取得了一定成果，现阶段研究主要以铋、硅、镁、锑以及石墨替代铅。其中，铋本身性脆，其熔点比铅低，表面张力亦比铅小，一般以网状或膜状分布于晶界，故铋易使铜合金产生热脆和冷脆，而铋以薄膜状在晶界偏聚，严重影响了铋黄铜的力学性能，需要通过添加多种微量元素改变铋的偏析行为，且铋资源有限，使得铋黄铜合金价格昂贵，故难以被推广应用。硅可改善铜合金的热加工性能，尤其是低温下的热加工性能。硅含量增加到4％时会出现具有密排六方晶格的γ相，在高温下具有足够的塑性，在545℃通过共析分解转变为α+β相。但硅黄铜的切削性能只有铅黄铜性能的70％～80％，并且铜含量较高，其价格也比一般黄铜高出很多。有研究表明，通过熔铸、挤压的方法制备，用镁代替铅黄铜的棒材，其切削性能可以达到铅黄铜性能的78.5％，镁，部分固溶于铜，并与铜形成低熔点二元共晶相Cu-Mg和Zn-Mg，弥散分布与基体中，提高合金切削性能。但镁黄铜在熔炼过程中容易发生氧化、吸气等，使得其镁铅黄铜的熔炼工艺极为复杂。

[0004] 此外有研究者还进行了以锑代铅的研究，并取得了一定的成果，但近年来对于锑是否对人体有害也存在争议。石墨具有很好的润滑效果，且石墨质软，容易断裂，切屑尺寸小，还可减少与刀头的磨损。在黄铜中加入石墨并与其他可以提高强度的合金元素配合使用，会使黄铜合金在具有良好切削性能的同时，也具有比较优良的力学性能。但由于石墨的强度低、密度小、容易上浮，同时其熔点高，很难采用普通熔铸方法使其熔入黄铜基体中，需要采用离心、搅拌等先进的铸造技术，这使得生产工艺复杂，导致生产成本大幅增加。

[0005] 整体来说，国内外对于无铅黄铜的研究还处于探索阶段，在无铅黄铜的推广应用中还存在许多急需解决的难题，降低成本和提高切削性能并兼顾其抗拉强度和塑性等力学性能，是无铅黄铜面临的重大问题。

发明内容

[0006] 本发明解决的技术问题在于提供一种无铅黄铜合金及其制备方法，具有良好的切削性能。

[0007] 有鉴于此，本发明提供了一种无铅黄铜合金，包括以下组分：

[0008]

[0009] 余量为锌和不可避免的杂质。

[0010] 优选的，所述硒的含量为1.8～2.9wt％。

[0011] 优选的，所述钛的含量为1.6～2.8wt％。

[0012] 优选的，所述钪的含量为0.05～0.1wt％。

[0013] 优选的，所述钐的含量为0.05～0.1wt％。

[0014] 优选的，所述钴的含量为0.2～0.4wt％。

[0015] 优选的，所述碲的含量为0.25～0.4wt％。

[0016] 相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的无铅黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

[0017] 步骤a)向工频感应炉中加入电解铜，升温进行熔炼；

[0018] 步骤b)向所述工频感应炉中加入锌，搅拌后加入硒和碲，搅拌20～30min；

[0019] 步骤c)将铝箔包裹的钛加入所述工频感应炉内，搅拌20～30min后加入钪、锰和铁，继续搅拌20～30min；

[0020] 步骤d)调整温度至980～1080℃后添加精炼剂并搅拌；

[0021] 步骤e)充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分；

[0022] 步骤f)向所述工频感应炉中加入钴和钐，搅拌后取样分析，成分调整；

[0023] 步骤g)静置，捞渣，在1000～1050℃下保温后升温至1150～1200℃，出炉浇注，得到无铅黄铜合金。

[0024] 优选的，步骤a的熔炼温度为1100～1200℃。

[0025] 优选的，所述精炼剂包括以下成分：

[0026] 萤石、冰晶石、硼砂、二氧化硅、氧化铜、氟硅酸钠和钛白粉。

[0027] 本发明提供了一种无铅黄铜合金及其制备方法，包括以下组分：铜、硒、钛、铝、钪、钐、钴、碲、锰、铁、余量为锌和不可避免的杂质。与现有技术相比，所述硒与铜、锌、碲元素生成一种脆性的金属间化合物相，可视为合金基体中产生了微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生了所谓的“切口效应”，从而构成许多弱化微区，提高了合金的切削性能；钛和铝共同作用，在黄铜中具有变质处理的功能，细化组织和晶粒，提高其塑性而硬度不会有所降低；钪和铝共同作用，提高合金的稳定性；钴和钐的加入，提高了黄铜合金的流动性，从而提高合金的机械加工性能尤其改善了切削加工性。实验结果表明，本发明制备的黄铜无铅具有良好的切削性能，并具有良好的抗拉强度和塑性等力学性能。

具体实施方式

[0028] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

[0029] 本发明实施例公开了一种无铅黄铜合金，包括以下组分：

[0030]

[0031] 余量为锌和不可避免的杂质。

[0032] 按照本发明，由于相对越高的铜含量可以得到α相较多的黄铜合金，其材料的耐腐蚀性和塑性较好，但是合金材料的强度、硬度反而会下降，热加工性能变差，因此，为了兼顾材料的热加工性能，抗腐蚀性能和力学性能，采用的铜含量为54.2～68.4wt％，优选为57.2～68.4wt％，更优选为57.2～65.4wt％。

[0033] 所述硒与铜、锌、碲元素生成一种脆性的金属间化合物相，可视为合金基体中产生微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生所谓的“切口效应”，从而构成许多弱化微区，提高合金的切削性能。另外，硒元素对人类来说也是重要的营养元素，在医学上可以起到抗癌的作用；硒是具有抗氧化作用的微量元素，可以清除体内的过氧化物，保护细胞和组织免受过氧化物的侵害，提高人体的免疫力和抗衰老的能力；硒是部分有毒重金属元素(隔、铅)的天然解毒剂，因此即使黄铜合金中有微量的不可避免的有毒重金属杂质，硒也可以将其的危害大大降低。按照本发明，所述硒的含量优选为1.8～2.9wt％，更优选为1.8～2.8wt％。

[0034] 所述的钛元素在黄铜中具有变质处理的功能，在黄铜合金中，Ti和Cu形成的化合物主要有Ti2Cu3、TiCu和Ti2Cu，上述化合物均具有较高的结晶点，在990℃左右可以结晶，可作为非自发形核，从而细化组织和晶粒。因为硒元素流动性差，且硒黄铜合金的塑性较差，所以在本发明中用Ti作为变质剂来调节硒黄铜合金的组织形貌。在本发明中Ti以K2TiF6形式加入，加入时用铝箔包裹，在铜液高温下发生如下的反应：3K2TiF6+13Al＝3TiAl3+4AlF3+6KF，3K2TiF6+4Al＝3Ti+4AlF3+6KF，Ti+3Cu＝Cu3Ti，分别形成TiAl3和Cu3Ti，可作为非自发的形核质点。所述钛的含量优选为1.6～2.8wt％时，组织由未变质时长板条树枝状变为短片状，并伴有等轴晶的倾向，组织细化的效果最好，力学性能最高，强度和塑性的指标均有显著的增加。

[0035] 所述的铝主要和上述钛一起相互作用，如果单独的铝会使硬度提高而降低塑性，与钛搭配相互作用会提高其塑性而硬度不会有所降低。此外铝可以在合金的表面形成Al2O3膜，提高合金的耐腐蚀性能和表面的光洁度。另外，在熔炼的过程中，Al的加入还可以减少Zn的蒸发，当铝的使用量超过0.4wt％时，合金的流动性明显增加，本发明所述铝的含量优选为0.4～0.7wt％。

[0036] 所述钪是一种稀土元素，可强烈地细化合金材料的铸态组织，并使重结晶退火后的α、β相的相对量及结晶形貌发生变化，且与可铅等元素形成颗粒状杂质，改善合金材料中杂质的分布，并改善合金的物理性质及加工性质。在本发明中，钪和铝共同作用，钪和铝会形成很多化合物如ScAl3，ScAl2，ScAl等，由于Sc在所有稀土元素中原子半径是最小的，主要的合金质点ScAl3熔点高且与Al的距离较近，因此在结晶过程中容易形成过饱和的固溶体，在加热和挤压过程中容易析出共格的ScAl3质点，因而能强烈抑制再结晶过程和提高合金的稳定性。按照本发明，所述钪的含量优选为0.05～0.1wt％，更优选为0.05～0.08wt％。

[0037] 所述稀土钐(Sm)为一种稀土材料，而钴会和钐一起作用，一般在无铅黄铜合金中加入稀土镧和铈去细化晶粒，增大晶界的面积，从而增加了锌的扩散阻力，提高合金的耐脱锌腐蚀性能。而在本发明中采用稀土钐，不仅可以细化晶粒，抑制晶粒长大的作用，净化黄铜合金的晶界组织，使稀土富集在晶界中，合金以枝状方式生长，产生较多的结晶中心，而且，稀土钐与钴元素同时加入改变黄铜合金中硒、碲和杂质的分布及形态。稀土钐和钴金属的合金本身就是很好的稀土钴系永磁体，可以与铁、铜、硒、碲和杂质形成金属间化合物或者稀土化合物，使铁、铜、硒、碲和杂质成弥散的状态，且使杂质易熔共晶状态转变为高熔点化合物，提高黄铜合金的流动性，提高合金的机械加工性能尤其改善了切削加工性。不仅如此，在黄铜合金中加入适量的稀土钐会使合金中的β相减少，明显抑制晶界反应，提高了抗拉强度、延伸率和硬度。按照本发明，所述钐的含量优选为0.05～0.1wt％，更优选为0.05～0.06wt％；所述钴的含量优选为0.2～0.4wt％。

[0038] 所述碲(Te)与硒共同作用，在切削的过程中，在刀刃的接触线上有大量脆而不硬的碲粒和硒粒在，减小了切削层的面积，使得刀具磨损减小，切削温度和切削力降低。按照本发明，所述碲的含量优选为0.25～0.4wt％，更优选为0.3～0.4wt％。

[0039] 所述锰(Mn)加入的量较少，故对黄铜的组织无太大影响，但锰是黄铜的重要强化元素，加入少量锰便能显著提高黄铜的机械性能和对海水氯化物及过热蒸气的耐蚀性能，同时提高耐热性能。在黄铜中加入一定量的锰，还可有效地改善黄铜的切削性能；锰能稳定含铝黄铜中的β相，减少铝促使析出γ相的作用，因此可以在少许降低塑性的情况下提高铝黄铜的强度和硬度。当Mn超过3wt％时，在低于375℃的温度下Mn在β相的固溶度下降，出现富锰的γ相，使合金性质变坏。所以单纯的锰黄铜，其含锰量以不超过2wt％为宜，本发明所述锰的含量优选为0.8～1.5wt％。

[0040] 所述的铁(Fe)在相固溶体中的溶解度只有0.1～0.2wt％，超过此值便与Zn生成化合物FeZn2粒，首先从合金液相中析出成为晶核，细化合金组织。Fe也可以推迟合金再结晶的过程，阻碍晶粒长大。Fe和Mn或Al同时加入效果更好，但含Fe量多时，富铁相过多，降低合金耐蚀性能。本发明所述的铁含量优选为0.2～0.4wt％，更优选为0.25～0.4wt％。

[0041] 相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的无铅黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

[0042] 步骤a)向工频感应炉中加入电解铜，升温进行熔炼；

[0043] 步骤b)向所述工频感应炉中加入锌，搅拌后加入硒和碲，搅拌20～30min；

[0044] 步骤c)将铝箔包裹的钛加入所述工频感应炉内，搅拌20～30min后加入钪、锰和铁，继续搅拌20～30min；

[0045] 步骤d)调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并搅拌；

[0046] 步骤e)充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分；

[0047] 步骤f)向所述工频感应炉中加入钴和钐，搅拌后取样分析，成分调整；

[0048] 步骤g)静置，捞渣，在1000～1050℃下保温后升温至1150～1200℃，出炉浇注，得到无铅黄铜合金。

[0049] 作为优选方案，所述步骤a的熔炼温度优选为1100℃～1200℃。

[0050] 作为优选方案，所述精炼剂包括以下成分：萤石、冰晶石、硼砂、二氧化硅、氧化铜、氟硅酸钠和钛白粉；更优选的，所述萤石、冰晶石、硼砂、二氧化硅、氧化铜、氟硅酸钠和钛白粉的质量比为25∶15∶30∶10∶15∶3∶2。

[0051] 从以上方案可以看出，本发明制备的黄铜合金不含铅，其中，所述硒与铜、锌、碲元素生成一种脆性的金属间化合物相，可视为合金基体中产生了微小的空间，从而割断了基体的连续性，成为应力集中源，产生了所谓的“切口效应”，从而构成许多弱化微区，提高了合金的切削性能；钛和铝共同作用，在黄铜中具有变质处理的功能，细化组织和晶粒，提高力学性能；钪和铝共同作用，提高合金的稳定性；钴和钐的加入，提高了黄铜合金的流动性，提高合金的机械加工性能尤其改善了切削加工性。实验结果表明，本发明制备的无铅黄铜合金具有良好的切削性能，并具有良好的抗拉强度和塑性等力学性能。

[0052] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

[0053] 实施例中的电解铜来自永胜金属材料；

[0054] 实施例中的锌来自宏发有色金属；

[0055] 实施例中的硒来自北京蒙泰京典金属材料研究所；

[0056] 实施例中的碲来自北京蒙泰京典金属材料研究所；

[0057] 实施例中的氟钛酸钾(K2TiF6)来自常熟市科宇氟化工原料有限公司；

[0058] 实施例中的铝箔来自上海鲁振金属材料有限公司；

[0059] 实施例中的锰来自宏发有色金属；

[0060] 实施例中的铁来自天津市津南区钟城铁粉厂；

[0061] 实施例中的稀土钪来自赣州钬鑫新材料有限公司；

[0062] 实施例中的稀土钐来自赣州市科明锐有色金属材料有限公司；

[0063] 实施例中钴来自临朐泰来金属粉末有限公司。

[0064] 实施例1

[0065] 本实施例制备的无铅黄铜合金棒或者合金锭总的成分构成如表1所示：

[0066] 表1实施例1制备的无铅黄铜合金的成分

[0067]

[0068]

[0069] 制备上述无铅黄铜合金材料，包括如下步骤：

[0070] 1)：预热工频感应炉，将相应质量的电解铜向工频感应炉中加料，逐步加热工频感应炉，升温进行熔炼，熔化铜，熔炼温度1100℃～1200℃。

[0071] 2)：将相应质量份的工业锌加入上述工频感应炉，充分搅拌使得合金熔炼混合均匀。将硒和碲投入炉内，搅拌20～30min。

[0072] 3)：将用相应质量份的铝箔包裹的钛投入炉内，投料后搅拌20～30min，接着将相应质量份的钪、锰和铁投入炉内，投料后搅拌20～30min。

[0073] 4)：调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并进行搅拌，所述的精炼剂由下列重量份(公斤)：萤石25％，冰晶石15％，硼砂30％，二氧化硅10％，氧化铜15％，氟硅酸钠3％，钛白粉2％。

[0074] 5)：充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分。

[0075] 6)：添加相应质量份的钴和稀土钐，充分搅拌后取样分析，成分调整，直至符合上述铸造的要求。

[0076] 7)：静置，捞渣，保温1000～1050℃，电压220V，静置20～30分钟，使杂质沉淀或者浮起达到合金熔炼净化的目的。

[0077] 8)：升温至1150～1200℃，出炉浇注成合金棒材或者合金锭。

[0078] 实施例2

[0079] 本实施例制备的无铅黄铜合金棒或者合金锭总的成分构成如表2所示：

[0080] 表2实施例2制备的无铅黄铜合金的成分

[0081]

[0082] 制备上述无铅黄铜合金材料包括如下步骤：

[0083] 1)：预热工频感应炉，选用电解铜，向工频感应炉中加料，逐步加热工频感应炉，升温进行熔炼，熔化铜，熔炼温度1100℃～1200℃。

[0084] 2)：将工业锌加入上述工频感应炉，充分搅拌使得合金熔炼混合均匀。将硒和碲投入炉内，搅拌20～30min。

[0085] 3)：将用铝箔包裹的钛投入炉内，投料后搅拌20～30min，接着将钪、锰和铁投入炉内，投料后搅拌20～30min。

[0086] 4)：调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并进行搅拌，所述的精炼剂由下列重量份(公斤)：萤石25％，冰晶石15％，硼砂30％，二氧化硅10％，氧化铜15％，氟硅酸钠3％，钛白粉2％。

[0087] 5)：充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分。

[0088] 6)：添加相应质量份的钴和稀土钐，充分搅拌后取样分析，成分调整，直至符合上述铸造的要求。

[0089] 7)：静置，捞渣，保温1000～1050℃，电压220V，静置20～30分钟，使杂质沉淀或者浮起达到合金熔炼净化的目的。

[0090] 8)：升温至1150～1200℃，出炉浇注成合金棒材或者合金锭。

[0091] 实施例3

[0092] 本实施例制备的无铅黄铜合金棒或者合金锭总的成分构成如表3所示：

[0093] 表3实施例3制备的无铅黄铜合金的成分

[0094]

[0095] 制备上述无铅黄铜合金，包括如下步骤：

[0096] 1)：预热工频感应炉，选用电解铜，向工频感应炉中加料，逐步加热工频感应炉，升温进行熔炼，熔化铜，熔炼温度1100℃～1200℃。

[0097] 2)：将工业锌加入上述工频感应炉，充分搅拌使得合金熔炼混合均匀。将硒和碲投入炉内，搅拌20～30min。

[0098] 3)：将用铝箔包裹的钛投入炉内，投料后搅拌20～30min，接着将钪、锰和铁投入炉内，投料后搅拌20～30min。

[0099] 4)：调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并进行搅拌，所述的精炼剂由下列重量份(公斤)：萤石25％，冰晶石15％，硼砂30％，二氧化硅10％，氧化铜15％，氟硅酸钠3％，钛白粉2％。

[0100] 5)：充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分。

[0101] 6)：添加相应质量份的钴和稀土钐，充分搅拌后取样分析，成分调整，直至符合上述铸造的要求。

[0102] 7)：静置，捞渣，保温1000～1050℃，电压220V，静置20～30分钟，使杂质沉淀或者浮起达到合金熔炼净化的目的。

[0103] 8)：升温至1150～1200℃，出炉浇注成合金棒材或者合金锭。

[0104] 实施例4

[0105] 本实施例制备的无铅黄铜合金棒或者合金锭总的成分构成如表4所示：

[0106] 表4实施例4制备的无铅黄铜合金的成分

[0107]

[0108] 制备上述无铅黄铜合金，包括如下步骤：

[0109] 1)：预热工频感应炉，选用电解铜，向工频感应炉中加料，逐步加热工频感应炉，升温进行熔炼，熔化铜，熔炼温度1100℃～1200℃。

[0110] 2)：将工业锌加入上述工频感应炉，充分搅拌使得合金熔炼混合均匀。将硒和碲投入炉内，搅拌20～30min。

[0111] 3)：将用铝箔包裹的钛投入炉内，投料后搅拌20～30min，接着将钪、锰和铁投入炉内，投料后搅拌20～30min。

[0112] 4)：调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并进行搅拌，所述的精炼剂由下列重量份(公斤)：萤石25％，冰晶石15％，硼砂30％，二氧化硅10％，氧化铜15％，氟硅酸钠3％，钛白粉2％。

[0113] 5)：充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分。

[0114] 6)：添加相应质量份的钴和稀土钐，充分搅拌后取样分析，成分调整，直至符合上述铸造的要求。

[0115] 7)：静置，捞渣，保温1000～1050℃，电压220V，静置20～30分钟，使杂质沉淀或者浮起达到合金熔炼净化的目的。

[0116] 8)：升温至1150～1200℃，出炉浇注成合金棒材或者合金锭。

[0117] 对比例

[0118] 本对比例制备的无铅黄铜合金棒或者合金锭总的成分构成如表5所示：

[0119] 表5对比例制备的无铅黄铜合金的成分

[0120]

[0121] 制备上述无铅黄铜合金，包括如下步骤：

[0122] 1)：预热工频感应炉，将相应质量的电解铜向工频感应炉中加料，逐步加热工频感应炉，升温进行熔炼，熔化铜，熔炼温度1100℃～1200℃。

[0123] 2)：将相应质量份的工业锌加入上述工频感应炉，充分搅拌使得合金熔炼混合均匀。将硒和碲投入炉内，搅拌20～30min。

[0124] 3)：将用相应质量份的铝箔包裹的钛投入炉内，投料后搅拌20～30min，接着将相应质量份的钪、锰和铁投入炉内，投料后搅拌20～30min。

[0125] 4)：调整温度至980℃～1080℃后添加精炼剂并进行搅拌，所述的精炼剂由下列重量份(公斤)：萤石25％，冰晶石15％，硼砂30％，二氧化硅10％，氧化铜15％，氟硅酸钠3％，钛白粉2％。

[0126] 5)：充分搅拌后，炉前取样分析，确认化学成分，成分调整，直至符合上述铸造的要求。

[0127] 6)：静置，捞渣，保温1000～1050℃，电压220V，静置20～30分钟，使杂质沉淀或者浮起达到合金熔炼净化的目的。

[0128] 7)：升温至1150～1200℃，出炉浇注成合金棒材或者合金锭。

[0129] 对本发明实施例和对比例制备的无铅黄铜合金的性能进行检测，方法如下：

[0130] 1.切削性能试验

[0131] 切削性能的评价方法：采用通用车床，车削时用统一车刀和车削方式，转速为1000r/min，送进量为0.1mm/r，切削深度0.5mm，刀具前倾角为4度的车削工艺，分别对本发明实施例1～4和对比例制备的的无铅黄铜合金以及HPb59-1进行切削性能试验，分别收取各试样100个碎屑，测量出平均长度，用HPb59-1碎屑的平均长度分别除以各试样碎屑平均长度作为评价指标(HPb59-1切削指数按100％)。

[0132] 2.力学性能试验

[0133] 对本发明实施例1～4、对比例制备的无铅黄铜合金与HPb59-1铅黄铜在制成标准拉伸试样，用万能材料拉力试验机进行常温拉伸性能测试。

[0134] 本发明实施例和对比例制备的无铅黄铜合金的性能如表6所示。

[0135] 表6本发明实施例和对比例制备的无铅黄铜合金性能

[0136]

[0137]

[0138] 从以上结果可以看出，本发明实施例制备的无铅黄铜合金的力学性能优于铅黄铜HPb59-1；加入钴和稀土钐之后无铅黄铜合金的抗拉强度增加10～15％，塑性提高12～20％。

[0139] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

[0140] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。