一种水暖器材用黄铜材料的制作方法

1.本发明涉及黄铜材料技术领域，尤其涉及一种水暖器材用黄铜材料。


背景技术：

2.黄铜即为铜锌合金，是以锌为主要添加元素的铜基合金，根据合金元素成分的不同，一般分为普通黄铜和特殊黄铜两大类。黄铜由于具有优良的力学性能、耐腐蚀性能、铸造性能和成形性能，并具有较高的导电导热性能，因而被广泛应用于各个领域行业内，是应用最为广泛的合金材料之一。
3.通常，黄铜中需加入约3wt％的pb来改善其切削加工性能。然而，pb属于有毒元素，在其生产、加工和使用过程中均会造成环境污染。尤其是当铅黄铜用于与水环境接触的产品时，pb会以离子形式析出溶于水，极大危害人体健康。目前，国内外已对黄铜的无铅化做了大量的研究工作，但是无论在切削性能上还是在耐腐蚀性能上都不是很理想，限制了其在水暖器材中的应用。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种水暖器材用黄铜材料，其易切削，强度高、耐腐蚀性能优异。
5.本发明提出的一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：62
‑
63.5％、si：0.27
‑
0.81％、bi：0.35
‑
0.41％、al：0.11
‑
0.19％、mn：0.12
‑
0.21％、ce nd os：0.025
‑
0.06％、b：0.004
‑
0.005％、sn ni co：1.21
‑
2.15％、mg：0.42
‑
0.9％、sb：0.05
‑
0.08％、p：0.03
‑
0.057％、其余为锌及不可避免的杂质。
6.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中，mn、si的质量百分比满足以下关系式：0.55％≤1.2
×
mn si≤0.97％。
7.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中，al、sn、b的质量百分比满足以下关系式：1.26％≤al sn 38
×
b≤1.67％。
8.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中，ce、nd、os的质量百分比满足以下关系式：ce＝nd/3.5＝os/1.4。
9.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中，sn、ni、co的质量百分比满足以下关系式：sn/ni＝2.45
‑
3.9，sn/co＝35
‑
55。
10.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中，sn、p、ni、co的质量百分比满足以下关系式：2％≤sn 13
×
p ni co≤2.5％。
11.优选地，所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：62.7％、si：0.66％、bi：0.37％、al：0.15％、mn：0.13％、ce：0.01％、nd：0.035％、os：0.014％、b：0.004％、sn：1％、ni：0.29％、co：0.02％、mg：0.57％、sb：0.059％、p：0.057％、其余为锌及不可避免的杂质。
12.本发明所述水暖器材用黄铜材料可以按照以下方法进行制备：
13.s1、按配比称取铜粉、纯硅、铜铋中间合金、铝粉、铜锰中间合金、纯铈、纯锇、纯钕、铜硼中间合金、锡粉、镍粉、锌粉、纯金属镁、磷铜中间合金、铜钴中间合金和铜锑中间合金；
14.s2、将s1中称取的原料加入熔炼设备中熔化，然后在1200
‑
1235℃下保温10
‑
18min，1000
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1050℃浇注后得到铸锭；
15.s3、将铸锭依次进行均匀化处理、热轧、冷轧、退火得到所述水暖器材用黄铜材料；其中，所述均匀化处理的温度为830
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845℃，时间为55
‑
75min；所述热轧的温度为835
‑
854℃，所述退火的温度为568
‑
572℃，时间为100
‑
135min。
16.本发明所述水暖器材用黄铜材料，其组成成分中加入了锰、铝、锡和铋，并优化了四者的含量，使四者配合，提高了黄铜材料的强度、硬度和耐蚀性能，防止脱锌，避免了铝和锡单独加入造成的塑性降低的缺陷，同时克服了单独加入铋引起的硬度降低的缺陷；ce、nd和os加入体系中，并控制了三者的总含量具体为0.025
‑
0.06％，且使ce、nd、os的质量百分比满足关系式ce＝nd/3.5＝os/1.4，使三者协同，净化基体、细化晶粒，使合金组织更加致密，进一步提高了合金的硬度，并形成了氧化膜，阻止了锌原子的扩散，抑制了黄铜的脱锌腐蚀，提高了黄铜的耐腐蚀性能，同时能形成高熔点化合物，减少铋的加入引起的不利影响；加入了mn、si，并具体控制mn、si的质量百分比满足关系式0.55％≤1.2
×
mn si≤0.97％，使两者协同，形成了硬度极高的六方结构的mn5si3相，提高了合金的强度、硬度以及耐磨性能，同时锰能固溶于铜中，提高材料的耐蚀性；sn、ni、co按sn ni co：1.21
‑
2.15％的含量加入体系中，并使sn、ni、co的质量百分比满足关系式sn/ni＝2.45
‑
3.9，sn/co＝35
‑
55，同时控制sn、p、ni、co的质量百分比满足关系式2％≤sn 13
×
p ni co≤2.5％，使各元素发挥协同作用，改善了黄铜的耐脱锌腐蚀性能，使所得材料强度高、伸展率和耐腐蚀性好；镁加入合金中，同时控制mg、p的含量具体为p：0.03
‑
0.057％、mg：0.42
‑
0.9％，产生了γ相，使合金组织更加均匀，改善了合金的切削加工性能和抗拉强度；al按0.11
‑
0.19％的含量添加到体系中，同时使al、sn、b的质量百分比满足关系式1.26％≤al sn 38
×
b≤1.67％，改变了bi的分布形态，提高材料的加工性能，使组织更加细小，改善材料的力学性能，使所得材料的抗拉强度和屈服强度增加，同时抗脱锌效果好；本发明所述水暖器材用黄铜材料，通过具体选择组成成分的种类，同时优化各成分的含量，使各元素发挥协同作用，得到的黄铜材料易切削、强度高、耐蚀性能优异。
17.对本发明中的黄铜材料进行性能检测，具体如下：
18.1、切削性
19.试样为半硬状态，采用相同的刀具、相同的切削速度和相同的进刀量(0.6mm)分别测量c36000和本发明材料的切削阻力，计算得相对切削率：
[0020][0021]
本发明中黄铜产品的切屑呈细小的微弧状的短碎屑，相对c36000合金的切削性能来讲(100％)，切效率≥95％。
[0022]
2、力学性能
[0023]
根据gb/t 228
‑
2010，在wd
‑
p4204拉伸试验机上进行力学性能测试，经测试可知，其抗拉强度≥615mpa。
[0024]
3、脱锌腐蚀性能
[0025]
根据gb/t 10119
‑
2008《黄铜耐脱锌腐蚀性能的测定》对本发明中的材料进行脱锌试验，其平均脱锌层深度均小于100μm。
[0026]
由以上数据可知，本发明所述的黄铜材料其切削性好，强度高，抗腐蚀性能优异。
具体实施方式
[0027]
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0028]
实施例1
[0029]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：62％、si：0.81％、bi：0.37％、al：0.18％、mn：0.12％、ce nd os：0.05％、b：0.0045％、sn ni co：2.15％、mg：0.48％、sb：0.05％、p：0.04％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0030]
实施例2
[0031]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：63.5％、si：0.27％、bi：0.41％、al：0.11％、mn：0.21％、ce：0.01％、nd：0.01％、os：0.005％、b：0.004％、sn：0.9％、ni：0.28％、co：0.03％、mg：0.42％、sb：0.08％、p：0.03％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0032]
实施例3
[0033]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：63.5％、si：0.57％、bi：0.35％、al：0.16％、mn：0.21％、ce：0.005％、nd：0.0175％、os：0.007％、b：0.005％、sn：0.91％、ni：0.368％、co：0.026％、mg：0.9％、sb：0.08％、p：0.057％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0034]
实施例4
[0035]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：62.6％、si：0.3％、bi：0.41％、al：0.11％、mn：0.21％、ce：0.005％、nd：0.0175％、os：0.007％、b：0.004％、sn：1.4％、ni：0.36％、co：0.04％、mg：0.42％、sb：0.07％、p：0.03％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0036]
实施例5
[0037]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：63.1％、si：0.8％、bi：0.4％、al：0.17％、mn：0.14％、ce：0.01％、nd：0.035％、os：0.014％、b：0.005％、sn：0.9％、ni：0.36％、co：0.0164％、mg：0.77％、sb：0.056％、p：0.057％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0038]
实施例6
[0039]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：63％、si：0.6％、bi：0.37％、al：0.169％、mn：0.12％、ce：0.008％、nd：0.028％、os：0.0112％、b：0.0045％、sn：1.33％、ni：0.342％、co：0.033％、mg：0.87％、sb：0.06％、p：0.035％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0040]
实施例7
[0041]
一种水暖器材用黄铜材料，其组成成分按质量百分比包括：cu：62.7％、si：0.66％、bi：0.37％、al：0.15％、mn：0.13％、ce：0.01％、nd：0.035％、os：0.014％、b：
0.004％、sn：1％、ni：0.29％、co：0.02％、mg：0.57％、sb：0.059％、p：0.057％、其余为锌及不可避免的杂质。
[0042]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。