专利名称：一种环保无铅含硅合金新材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及合金棒领域，特别是涉及一种环保无铅含硅合金新材料，以及这种新材料的制备方法。
背景技术：
含铅铜合金之所以具有好的切削性能和减摩耐磨性能，主要是由于铅在铜合金以单项存在，在切削时起到良好的断屑作用；在摩擦磨损环境下，由于铅的剪切强度非常低，铜合金零件表面的铅使得含铅铜合金的摩擦系数比较低。所以，铅元素在黄铜合金中较普遍使用。但是，但是由于含有铅，热加工时易引起热脆，只能在冷态下进行加工，加工难度大，导致成本较高。且随着人们环境保护意识的逐渐提高，含铅合金棒由于其对环境的污染，已经无法满足国内外高端市场的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种环保无铅含硅合金新材料，以及这种新材料的制备方法。为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下一种环保无铅含硅合金新材料，包括以下重量份百分数组分6%_8%锌，6%-8%锡，1%-3%娃,余量铜。优选地，由以下重量百分数组分组成7%锌,6. 8%锡,2%娃,余量铜。上述的环保无铅含硅合金新材料的制备方法，包含以下步骤步骤一按照配比将`各组分置于工频电炉内，加热至度1250度-1300度完全熔化后保温至1200度；步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为llcm-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；步骤三保温1. 2-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；步骤四进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；步骤五将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；步骤六用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。进一步地，所述步骤三中成分检测次数为3-5次。一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成0. 01-0. 5%磷，4-6%锡，4-6%锌，1-3%铝，O. 3-0. 8%硅，余量铜。优选地，由以下重量百分数组分组成0. 3%磷，5%锡，5%锌，2%招，O. 56%硅，余量铜。
上述环保无铅含硅合金新材料的制备方法，包含以下步骤步骤一按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1200度-1250度完全熔化后保温至1150度；步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；步骤三保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；步骤四进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为I IOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。进一步地，所述步骤三种成分检测次数为3次。采用上述技术效果，本发明的有益效果有(I)将传统铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能。(2)适当的添加磷及铝元素，在上述优点的基础上，还能大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解 ，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1一种环保无铅含硅合金新材料，包括以下重量份百分数组分6%-8%锌，6%-8%锡，1%-3%硅，余量铜。制备方法如下按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1250度-1300度完全熔化后保温至1200度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为llcm-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；保温1. 2-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验3-5次，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。采用上述方法制备的环保无铅含硅合金新材料，将传统的铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜合金的切削等机械性能，也满足了环保的要求。实施例2一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成7%锌，6.8%锡，2%硅，余量铜。制备方法如下按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1300度完全熔化后保温至1200度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为12cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；保温1. 2-1. 5小时后，用德国进口的斯派克直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验5次，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。采用上述方法和配比制备的环保无铅含硅合金新材料，将传统的铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，不仅满足了环保的要求，在切削性等机械性能上也优于现有锡青铜合金。实施例3一种环保无铅含硅合金新材料，包括以下重量份百分数组分6%锌，6%锡，1%硅，余量铜。制备方法如下按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1250度-1300度完全熔化后保温至1200度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为llcm-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；保温1. 2-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验3-5次，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。采用上述方法制备的环保无铅含硅合金新材料，将传统的铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜合金的切削等机械性能，也满足了环保的要求。实施例4一种环保无铅含硅合金新材料，包括以下重量份百分数组分8%锌，8%锡，3%硅，余量铜。制备方法如下按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1250度-1300度完全熔化后保温至1200度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为llcm-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；保温1. 2-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验3-5次，以确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。采用上述方法制备的环保无铅含硅合金新材料，将传统的铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下， 不仅保留了现有锡青铜合金的切削等机械性能，也满足了环保的要求。实施例5一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成0. 01-0. 5%磷，4-6%锡，4-6%锌，1-3%铝，O. 3-0. 8%硅，余量铜。制备方法为按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1200度-1250度完全熔化后保温至1150度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为I IOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。上述方法将传统铅元素替换为铝元素，并适当的添加磷及硅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能，而且能够大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。实施例6一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成0. 3%磷，5%锡，5%锌，2%铝，O. 56%硅，余量铜。制备方法如下按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1200度-1250度完全熔化后保温至1150度；用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为I IOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。上述方法采用磷、硅、铝替代传统铅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能，而且能够大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。实施例7 一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成0. 01%磷，4%锡，4%锌，1%铝，O. 3%硅，余量铜。制备方法如下步骤一按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1250度完全熔化后保温至1150 度;步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；步骤三保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；步骤四进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为I IOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。上述方法采用磷、硅、铝替代传统铅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能，而且能够大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。实施例8一种环保无铅含硅合金新材料，由以下重量百分数组分组成0. 5%磷，6%锡，6%锌，3%铝，O. 8%硅，余量铜。制备方法如下步骤一按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1200度-1250度完全熔化后保温至1150度；步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；步骤三保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；
步骤四进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为I IOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。上述方法采用磷、硅、铝替代传统铅元素，在不增加成本的情况下，不仅保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能，而且能够大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。见表I。表I新型环保无铅含娃合金新材料性能(请补充参数)
权利要求
1.一种环保无铅含硅合金新材料，其特征在于，包括以下重量份百分数组分6%-8% 锌，6%-8%锡，1%-3%硅，余量铜。
2.根据权利要求1所述的环保无铅含硅合金新材料，其特征在于，由以下重量百分数组分组成7%锌，6. 8%锡，2%硅，余量铜。
3.根据权利要求1或2所述的环保无铅含硅合金新材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤步骤一按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1250度-1300度完全熔化后保温至1200度；步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为 llcm-13cm的高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化；步骤三保温1. 2-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，以确定其合金成分在规定范围之内；步骤四进一步保温60分钟后，重新升温至1300度，并开启工频电炉的振动装置，采用水平连铸方法铸制成外径为120mm,长度为IOOOmm的实心合金棒材；步骤五将连铸铸造而成的合金棒材用车床进行表面车削；步骤六用超声波探伤仪对铜棒进行裂痕及气孔探伤，挑出不合格产品进行回炉，将合格产品包装并入库。
4.根据权利要求3所述的环保无铅含硅合金新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中成分检测次数为3-5次。
5.根据权利要求1所述的环保无铅含硅合金新材料，其特征在于，由以下重量百分数组分组成0. 01-0. 5%磷，4-6%锡，4-6%锌，1-3%铝，O. 3-0. 8%硅，余量铜。
6.根据权利要求1所述的环保无铅含硅合金新材料，其特征在于，由以下重量百分数组分组成0. 3%磷，5%锡，5%锌，2%铝，O. 56%硅，余量铜。
7.根据权利要求5或6所述的环保无铅含硅合金新材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤步骤一按照配比将各组分置于工频电炉内，加热至度1200度-1250度完全熔化后保温至1150度;步骤二 用石墨棒将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖厚度约为 10-15cm的高纯度鳞片状石墨粉防止其氧化，并继续保温；步骤三保温1-1. 5小时后，用直读光谱仪对从炉内取出的样品进行成分检验，确定其合金成分在规定范围之内；步骤四进一步保温50-60分钟后，重新升温至1350度，并开启工频电炉的振动装置， 采用水平连铸方法铸制成外径为1lOmm,长度为2000mm的实心合金棒材。
8.根据权利要求7所述的环保无铅含硅合金新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三种成分检测次数为3次。
全文摘要
一种环保无铅含硅合金新材料，包括以下重量份百分数组分6%-8%锌，6%-8%锡，1%-3%硅，余量铜。本发明将传统铅元素替换为硅元素，在不增加成本的情况下，保留了现有锡青铜的切屑性能，提高了该合金的环保性能，并适当的添加磷及铝元素，在上述优点的基础上，还能大大提高合金的机械性能如抗拉强度，屈服强度，延伸率等，具有更为广阔的应用前景。
文档编号C22C9/02GK103045904SQ20131001654
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者孙飞 申请人:苏州金仓合金新材料有限公司