一种铸造黄铜合金的制造方法.pdf

本发明是有关一种铸造黄铜合金的制造方法，特别适用于黄铜车屑、边角碎料的有效回收。
    传统的铜屑、边角碎料的回收，一般采用以下两种途径。其一是将其先电解去除其中杂质，而得电解铜，作为返回熔炼铜合金的炉料，此法能耗极大，部分合金元素（例如Zn）白白浪费，造成水质污染。其二是将铜屑、边角碎料就地重熔，而获得成份混杂，气体、杂质含量高的低品位再生铜合金锭，其售价比牌号铜合金低30%以上。如何有效地回收铜屑、边角碎料，未见有关资料报道。日本的《铸锻件与热处理》1983年第4期第47页发表了weber.H.G撰写的“硼元素对黄铜铸件的铸造性能和材料性能的影响”一文，该文中指出了利用硼铜（Cu-B）中间合金来变质处理黄铜合金，首先将黄铜合金加入炉中，待其熔毕，控制温度为1050～1100℃，经脱氧后，加入含硼的硼铜（Cu-B）中间合金，硼含量为铜合金液量的0.002～0.004%，用搅拌棒搅匀，待其充分熔化吸收，静置5～8分钟，控制温度为1050～1100℃，再扒渣浇注。通过变质处理后，能提高铜合金的综合机械性能。加入炉中的铜合金是牌号铜合金，而含硼的硼铜（Cu-B）中间合金价格昂贵，需要专门配制，影响了在工业中的应用，至今仍停留在实验室研究阶段。日本专利特许出愿公开昭53-100913“耐摩耗铜合金”，该专利提出，通过向铜合金液中加入适量的铝、钛、铁来强化铜合金，以提高铜合金的机械性能，还可以根据使用要求研制耐磨性能好的铜材。该专利指出，只要使铜合金中Zn+4Al%＝40～56%范围，则合金的综合机械性能优良，若要作为耐磨目的，则合金中应补加钛和铁，其比例为1.5%及1%，以保证能形成适量弥散细化的硬质点。该专利中，由于钛大量加入，使得铜合金液氧化烧损严重、污染加剧，此外，钛在高温铜合金液中易产生氧化膜，降低其铸造性能，导致铸件易生成气孔、夹杂等铸造缺陷。因此，如何有效地回收黄铜屑及黄铜的边角碎料，并提高其综合机械性能，仍是急待解决地问题。

    本发明的目的在于提供一种铸造黄铜合金的制造方法，不仅能解决黄铜屑及黄铜的边角碎料的回收问题，提高其综合机械性能，还适用于牌号黄铜的变质处理。

    本发明是将黄铜合金加入炉中，待其熔毕，控制温度为1100～1150℃，经脱氧后，加入含硼的合金，用搅拌棒搅匀，待其充分熔化吸收，静置5～8分钟，经终脱氧后，控制温度为1080～1100℃，再扒渣浇注，其特征在于：a、加入炉中的黄铜合金是黄铜屑及黄铜的边角碎料;b、经脱氧后，加入经烘烤过的Cu-50%Al的铜铝中间合金，其用量为4～6%，并进行充分搅拌，再加入含硼的合金。在终脱氧前，若铜合金液含气量高时，可先用ZnCl2除气。脱氧剂可采用磷铜，其用量为铜合金液重量的0.2～0.4%。其特征还在于含硼的合金采用工业硼铁（Fe-B），其用量为铜合金液重量的0.2～0.3%。含硼的合金也可以采用专门配制的硼铜（Cu-B）中间合金。工业硼铁（Fe-B）在加入铜合金液之前，先破碎成3～6mm的小块，用铜箔或铝箔包好，经烘干后加入。其特征在于所制得的合金的化学成份为：Cu58～60%，Al2～3%，B0.02～0.03%，Zn38.5～37%，余量为杂质。其中，铝在铜合金液凝固结晶时，由于其在铜的α固熔体中的固熔强化作用，使其晶格产生扭曲畸变，宏观效果是使铜合金强度、硬度等指标显著提高，而塑性却有所降低。硼在黄铜中的作用主要在于对结晶组织的改善，从而提高铜合金的综合机械性能，除提高强度、硬度外，还能显著地提高其塑性，从而抵消合金中铝对塑性降低的影响。此外，硼在铜合金中起着强脱氧剂的作用，对净化铜合金液有良好的精炼、脱气效果，有利于铜铸件质量的提高;同时，硼铁（Fe-B）中的铁，还具有激化、强化硼变质的效果。

    本发明获得的铸造黄铜，其抗拉强度为500～550MPa，延伸率为10～20%，硬度HB在90～130之间，达到了国家标准所规定的铸造黄铜机械性能指标。该方法具有工艺简单、成本低、性能稳定等优点，适用于回收铜屑及黄铜的边角碎料，提高其综合机械性能，也适用于牌号黄铜的变质处理。

    实施例1：采用机械加工后的黄铜屑及黄铜的边角碎料（牌号为H62黄铜，其中Cu62%、Zn38%）为炉料，将其投入焦炭坩埚炉底部（在炉底，事先已投入0.5～0.7%碎玻璃、苏打混合造渣剂），迅速升温至炉料熔化，控制温度为1100℃，采用磷铜作为脱氧剂，用量为铜合金液重量的0.3%，脱氧后，加入6%的经烘烤过的Cu-50%Al的铜铝中间合金，并进行充分搅拌，再加入0.2%的工业硼铁，搅拌均匀，待其充分熔化吸收后，静置6分钟左右，加入0.2%磷铜终脱氧，控制温度为1080℃，再扒渣浇注实物或试样，所得的合金成份为：Cu60%，Al2.6%，Zn37%，B0.02%，余量为杂质。其性能指标如下：

    实施例2：采用机械加工后的黄铜屑及黄铜的边角碎料（牌号为H62）为炉料，先将坩埚预热（在炉底，事先已投入0.5～0.7%碎玻璃、苏打混合造渣剂），待坩埚成暗红色后，陆续分批投入铜屑，待底部开始熔化后，用工具压实未熔铜屑，再继续加完所有铜屑，至熔清后，控制温度为1150℃，用0.4%磷铜脱氧，脱氧后，加入5%的经烘烤过的Cu-50%Al的铜铝中间合金，并进行充分搅拌，再加入0.3%的工业硼铁，搅拌均匀，待其充分熔化吸收后，静置6分钟左右，若铜合金液中含气量高，可用0.3%的ZnCl2除气，然后加入0.2%磷铜终脱氧，控制铜液温度为1100℃，再扒渣浇注实物及试样，所得的合金成份为：Cu58%，Al2.2%，Zn38.5%，B0.02%，余量为杂质。其性能指标如下：