一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠，其特征在于：包含銅Cu60.0-61.5wt％、鉛Pb0.20wt％、鋁Al0.6-0.7wt％、錫Sn0.05-0.15wt％、鐵Fe0.05-0.15wt％、鎳Ni0.05-0.15wt％、硼B8-12PPM、鉍Bi0.5-0.7wt％、鋅Zn余量和不可避免的雜質0.2wt％。其制作工藝依次為：a.配投料，b.電爐融化，c.除氣除渣，d.化驗，e.補料，f.精煉，g.檢驗，h.靜置，i.澆鑄，j.檢驗入倉。本發明與現有技術相比的優點是：按上述配方及制作工藝生產的低鉛黃銅錠，適合于水暖衛浴重力鑄造，用鉍代替鉛，具有優良的鑄造、機械加工、拋光、電鍍性能；配料及制作工藝合理、成本低，易加工清潔環保。
【專利說明】一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠及其制作工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬，具體涉及一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠及其制作工藝。
【背景技術】
[0002]水暖五金黃銅鑄件生產工序:黃銅錠一鑄造一機械加工一拋光一電鍍；目前，水暖五金行業鑄造件使用的原材料(黃銅錠)沒有固定的成分(牌號)規定，各鑄造廠家根據自己的經驗要求配方，而水暖廠家的技術能力參差不齊，對原材料(黃銅錠)配方沒有一個通用可行的方案，直接影響黃銅鑄件加工及使用性能。
【發明內容】
[0003]本發明是為了解決上述不足，提供了一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠及其制作工藝。
[0004]本發明的上述目的通過以下的技術方案來實現:一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠，其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%、鉛Pb0.20wt%、鋁A10.6-0.7wt%,錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳 Ni0.05-0.15wt 硼 B8-12PPM、鉍Bi0.5-0.7wt%、鋅Zn余量和不可避免的雜質0.2wt%。
[0005]所述黃銅錠維氏硬度90-110HV ;拋光檢驗為每塊銅錠斷面雜質不多于2點(每點直徑小于0.2mm)；
[0006]所述黃銅錠微觀金相:用金相顯微鏡觀察，放大200倍,平均晶粒直徑小于50 μ m ;顯微組織中α相含量大于50%，晶粒大小均勻、呈顆粒狀分布，無嚴重的樹枝狀結晶，顯微組織無夾渣，無團狀聚集，無晶界偏聚；
`[0007]所述黃銅錠澆杯實驗:光滑組織致密，流動性好；
[0008]所述黃銅錠收縮杯實驗:收縮深度小于35mm，內壁光滑。
[0009]一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠的制作工藝，包括以下步驟:
[0010]a.配投料:
[0011]配主料:采用180KW工頻電爐熔銅；按每爐熔銅1800kg配料，紫銅、鋅、鋁總重控制在50%，具體為:紫銅29% -32%、鋅18% -21 %、鋁0.4% -0.5%，剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料，按標準成份廢料與新料搭配使用；因熔煉中低熔點金屬(鋅)燒損會導致銅含量增高，故初次配料時銅Cu控制在60.3% -60.5% ;其它如鋁Al為0.5% -0.7%、錫Sn為 0.05% -0.15%、鐵Fe 為 0.05% -0.15%、鎳Ni 為 0.05% -0.15%、鉍Bi 為 0.5% -0.7%分別為按中值配料；因銅廢料中含硼B，故在配料時硼不做控制，在后續熔煉時加入硼砂，控制在中值IOppm;在其它成份確定后，鋅Zn為余量，不可高于39% ；
[0012]配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑，Ikg工業鹽NaCl, IOkg石頭(主成分是碳酸鈣、石英及粘土)；
[0013]b.電爐融化:[0014]加紫銅:每爐按25%-35%投料，最佳取30%，工頻爐電壓380V，分批加入紫銅，每次不超過300kg，至紫銅完全融化；
[0015]加黃銅廢料:每爐按45% -55%投料，最佳取50%，工頻爐電壓380V，分批加入黃銅廢料，每批料下爐后及時攪拌以加速熔化，減少損耗；每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG，至廢料完全融化；
[0016]加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍，故每爐投料以配料單實際需求為準，鋅投料15% -25%，最佳取20%，工頻爐電壓150V，分2批加入，每次加入所配鋅錠重量的一半，防止鋅揮發損耗；至完全融化；
[0017]c.除氣除渣:工頻爐電壓380V，加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑，壓入銅水內部連續充分攪拌約10分鐘；連續高電壓380V，使熔爐內銅水翻滾，噴火造渣2-3分鐘(溫度1100-1200°C);低壓180V，靜置2-3分鐘，讓銅水內爐灰、雜質上浮，并除去銅水表面的爐灰爐渣；將鉛、鋁壓入銅水內部，至完全融化；
[0018]d.化驗:工頻爐電壓180V，徹底攪拌2-3分鐘，取爐中部位置銅水樣，送到實驗室用光譜儀化驗銅水的化學成份；
[0019]e.補料:根據成份化驗單，對于成份不符合標準要求的，補入所需的鋁、鋅、鉍，加入鎂錠(鎂有除氧作用，并使銅錠表面呈金黃色)；如硼B成份沒在8-12ppm范圍內，則在后續精煉時加入硼砂(最佳值IOppm);補入原料后，升溫工頻爐電壓380V，攪拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；
[0020]f.精煉:工頻爐電壓380V，加入Ikg硼砂、Ikg工業鹽(NaCl)、10kg石頭，壓入銅水內精煉約5-8分鐘，保持高壓380V至銅水翻滾、噴火；噴火后停電靜置2-3分鐘；
[0021]g.檢驗:工頻爐電壓210V，取樣做澆杯實驗、收縮杯實驗、化驗成份、斷面拋光檢驗；若成份不合格，補入相應材料，其他項不合格則需再次精煉；
[0022]h.靜置:所有項檢驗合格后，停電靜置8-10分鐘；把銅水表面灰渣打撈出來；
[0023]1.澆鑄:工頻爐電壓150V，模具必須清理干凈無水分，澆鑄后需除去銅水表面浮渣；每爐留200-300mm深度的銅水，便于留住密度大于銅水下沉的雜質，以及為后續熔煉留足夠的底水；
[0024]j.檢驗入倉:將最后一條銅錠鋸切拋光；合格的進倉。
[0025]本發明與現有技術相比的優點是:按上述配方及制作工藝生產的低鉛黃銅錠，適合于水暖衛浴重力鑄造，用鉍代替鉛，具有優良的鑄造、機械加工、拋光、電鍍性能；配料及制作工藝合理、成本低，易加工清潔環保；且符合美國法令California Assembly Bill1953(即AB1953)規定含鉛小于0.25%的要求，可以用此銅錠做原材料可生產銷往美國、加拿大及有低鉛要求的國家或地區的水暖衛浴相關產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明進一步詳述:
[0028]一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠，其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%,鉛 Pb0.20wt 鋁 Al0.6-0.7wt 錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳Ni0.05-0.15wt% JI B8-12PPM、鉍 Bi0.5-0.7wt%、鋅 Zn 余量和不可避免的雜質 0.2wt%0
[0029]如圖1所示，一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠的制作工藝，包括以下步驟:
[0030]a.配投料:
[0031]配主料:采用180KW工頻電爐熔銅；按每爐熔銅1800kg配料，紫銅、鋅、鋁總重控制在50%，具體為:紫銅29%-32% (最優為30% )、鋅18%-21% (最優為20 %)、鋁為
0.4% -0.5% (最優為0.5% )，剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料，按標準成份廢料與新料搭配使用；因熔煉中低熔點金屬(鋅)燒損會導致銅含量增高，故初次配料時銅Cu控制(660.3% -60.5% ;其它如鋁 Al 為 0.5% -0.7% (最優為 0.65% )、錫 Sn 為 0.05%-0.15%(最優為 0.10% )、鐵Fe 為 0.05%-0.15% (最優為 0.10% )、鎳 Ni 為 0.05%-0.15% (最優為0.10% )、鉍Bi為0.5% -0.7% (最優為0.6% )分別為按中值配料(具體含量跟據原料中各元素的含量而定，保證符合標準范圍，可多或可少)；因銅廢料中含硼B，故在配料時砸不做控制，在后續溶煉時加入砸砂，控制在中值IOppm ;在其它成份確定后，鋒Zn為余量，不可聞于39% ；
[0032]配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑，Ikg工業鹽NaCl, IOkg石頭(主成分是碳酸鈣、石英及粘土)；
[0033]b.電爐融化:
[0034]加紫銅:每爐按25%-35%投料，最佳取30%，工頻爐電壓380V，分批加入紫銅，每次不超過300kg，至紫銅完全融化；
[0035]加黃銅廢料:每爐按45% -55%投料，最佳取50%，工頻爐電壓380V，分批加入黃銅廢料，每批料下爐后及時攪拌以加速熔化`，減少損耗；每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG，至廢料完全融化；
[0036]加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍，故每爐投料以配料單實際需求為準，鋅投料15% -25%，最佳取20%，工頻爐電壓150V，分2批加入，每次加入所配鋅錠重量的一半，防止鋅揮發損耗；至完全融化；
[0037]c.除氣除渣:工頻爐電壓380V，加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑，壓入銅水內部連續充分攪拌約10分鐘；連續高電壓380V，使熔爐內銅水翻滾，噴火造渣2-3分鐘(溫度1100-1200°C);低壓180V，靜置2-3分鐘，讓銅水內爐灰、雜質上浮，并除去銅水表面的爐灰爐渣；將鉛、鋁壓入銅水內部，至完全融化；
[0038]d.化驗:工頻爐電壓180V，徹底攪拌2-3分鐘，取爐中部位置銅水樣，送到實驗室用光譜儀化驗銅水的化學成份；
[0039]e.補料:根據成份化驗單，對于成份不符合標準要求的，補入所需的鋁、鋅、鉍，加入鎂錠(鎂有除氧作用，并使銅錠表面呈金黃色)；如硼B成份沒在8-12ppm范圍內，則在后續精煉時加入硼砂(最佳值IOppm);補入原料后，升溫工頻爐電壓380V，攪拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣；
[0040]f.精煉:工頻爐電壓380V，加入Ikg硼砂、Ikg工業鹽(NaCl)、10kg石頭，壓入銅水內精煉約5-8分鐘，保持高壓380V至銅水翻滾、噴火；噴火后停電靜置2-3分鐘；
[0041]g.檢驗:工頻爐電壓210V，取樣做澆杯實驗、收縮杯實驗、化驗成份、斷面拋光檢驗；若成份不合格，補入相應材料，其他項不合格則需再次精煉；[0042]h.靜置:所有項檢驗合格后，停電靜置8-10分鐘；把銅水表面灰渣打撈出來；
[0043]i.澆鑄:工頻爐電壓150V，模具必須清理干凈無水分，澆鑄后需除去銅水表面浮渣；每爐留200-300mm深度的銅水，便于留住密度大于銅水下沉的雜質，以及為后續熔煉留足夠的底水；
[0044]j.檢驗入倉:將最后一條銅錠鋸切拋光；合格的進倉。
[0045]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠，其特征在于:包含銅Cu60.0-61.5wt%,鉛 Pb0.20wt 鋁 A10.6-0.7wt 錫 Sn0.05-0.15wt 鐵 Fe0.05-0.15wt 鎳Ni0.05-0.15wt% Jf B8-12PPM、秘 Bi0.5-0.7wt%、鋅 Zn 余量和不可避免的雜質 0.2wt%0
2.根據權利要求1所述的一種重力鑄造專用低鉛環保黃銅合金錠的制作工藝，其特征在于:包括以下步驟: a.配投料: 配主料:采用180KW工頻電爐熔銅；按每爐熔銅1800kg配料，紫銅、鋅、鋁總重控制在50%，具體為:紫銅29% -32%、鋅18% -21%、鋁0.4% -0.5%，剩余的50%為回收的低鉛黃銅廢料，按標準成份廢料與新料搭配使用；因熔煉中低熔點金屬鋅燒損會導致銅含量增高，故初次配料時銅Cu控制在60.3% -60.5% ;其它如鋁Al為0.5% -0.7%、錫Sn為`0.05% -0.15%、鐵 Fe 為 0.05% -0.15%、鎳 Ni 為 0.05% -0.15%、鉍 Bi 為 0.5% -0.7%分別為按中值配料；因銅廢料中含硼B，故在配料時硼不做控制，在后續熔煉時加入硼砂，控制在中值IOppm;在其它成份確定后，鋅Zn為余量，不可高于39% ； 配輔料:0.4kg鎂錠Mg, 3kg硼砂,4kg除氣除洛劑，Ikg工業鹽NaCl, IOkg石頭； b.電爐融化: 加紫銅:每爐按25% -35%投料，最佳取30%，工頻爐電壓380V，分批加入紫銅，每次不超過300kg，至紫銅完全融化； 加黃銅廢料:每爐按45 % -55 %投料，最佳取50 %，工頻爐電壓380V，分批加入黃銅廢料，每批料下爐后及時攪拌以加速熔化，減少損耗；每次加入熔爐的廢料重量不能超過150KG，至廢料完全融化；` 加鋅:因銅廢料中含量一定的鋅、鋁、鉍，故每爐投料以配料單實際需求為準，鋅投料`15% -25%,最佳取20%，工頻爐電壓150V，分2批加入，每次加入所配鋅錠重量的一半，防止鋅揮發損耗；至完全融化； c.除氣除渣:工頻爐電壓380V，加入2kg硼砂、4kg除氣除渣劑，壓入銅水內部連續充分攪拌約10分鐘；連續高電壓380V，使熔爐內銅水翻滾，噴火造渣2-3分鐘，溫度1100-1200°C ;低壓180V，靜置2_3分鐘，讓銅水內爐灰、雜質上浮，并除去銅水表面的爐灰爐渣；將鉛、鋁壓入銅水內部，至完全融化； d.化驗:工頻爐電壓180V，徹底攪拌2-3分鐘，取爐中部位置銅水樣，送到實驗室用光譜儀化驗銅水的化學成份； e.補料:根據成份化驗單，對于成份不符合標準要求的，補入所需的鋁、鋅、鉍，加入鎂錠；如硼B成份沒在8-12ppm范圍內，則在后續精煉時加入硼砂，最佳值IOppm ;補入原料后，升溫工頻爐電壓380V，攪拌至加入的原料至完全熔化，打灰渣； f.精煉:工頻爐電壓380V，加入Ikg硼砂、Ikg工業鹽NaCl、10kg石頭，壓入銅水內精煉約5-8分鐘，保持高壓380V至銅水翻滾、噴火；噴火后停電靜置2-3分鐘； g.檢驗:工頻爐電壓210V，取樣做澆杯實驗、收縮杯實驗、化驗成份、斷面拋光檢驗；若成份不合格，補入相應材料，其他項不合格則需再次精煉； h.靜置:所有項檢驗合格后，停電靜置8-10分鐘；把銅水表面灰渣打撈出來； `1.澆鑄:工頻爐電壓150V，模具必須清理干凈無水分，澆鑄后需除去銅水表面浮渣；每爐留200-300mm深度的銅水，便于留住密度大于銅水下沉的雜質，以及為后續熔煉留足夠的底水；j.檢驗入倉:將最后一條銅錠鋸 切拋光；合格的進倉。
【文檔編號】C22C1/02GK103509968SQ201310021609
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年1月22日 優先權日:2013年1月22日
【發明者】阮媛清 申請人:阮媛清