一种经济型抗脱锌锻造铅黄铜的 配方及热处理方案制定

一种经济型抗脱锌锻造铅黄铜的配方及热处理方案制定

摘要：对于澳标AS2345中要求测试铜样头经过热浴腐蚀后，显微读数小于100 μm的规定，就测试样头的材料成分和热处理两方面因素进行了理论分析和比较，并辅以实验数据，结果表明材料成分占主导地位，特别是元素As Sn的加入，影响区间超过400 μm，而锻造后热处理520 ℃保温120 min后空冷，可减小抗脱锌深度20~80 μm，文章旨在标定符合上述要求的经济型非标准锻造铅黄铜的配方及锻后热处理方法。

关键词：铅黄铜；材料成份；热处理；抗脱锌腐蚀性能；金相实验；AS2345 针对澳洲水暖产品要求基体黄铜符合AS345，即抗脱锌特性，但标准没有具体对成分进行量化，提到锻后热处理，但没有规范化，所以针对锻造前后的试样进行研究，将材料成分进行标定，并确定热处理方法，以便在满足标准要求和加工性能的前提下，尽量的降低材料成本，使材料采购和锻造后热处理有章可循；既完善了相关制度和标准，同时对相关厂家也有指导意义。

经查，关于抗脱锌黄铜的文献不多，《黄铜脱锌腐蚀的研究进展》《热处理对锻造铅黄铜组织和性能的影响》中研究成果对本文的研究有一定的理论支撑，也有部分数据和实际操作结果有出入，文中理论性较强，经济性和可操作性有待商榷，所以，本研究工作致力于在实际应用方面更具指导性和可操作性，并具体细化至材料配比成分和热处理温度数值等，直接指导生产；当然，限于研究方向，元素Pb As的毒负作用本文没有涉及。

本文为寻求一种铅黄铜的成分配方和热处理方法，使其在满足经济性和机械加工性能的条件下，抗脱锌腐蚀性能符合AS2345的要求；具体的研究方法，改变材料成分配比，使其热处理前抗脱锌深度在150μm以下，随后，变换锻造后热处理温度，最后，金相实验检测抗脱锌深度，和标准要求值比对。

1测试步骤

将截面>50 mm2的测试样头经胶木粉热固，表面用1 000#以上水磨砂纸研磨，用无水乙醇擦净放入12.8 g分析级CuCl2.2H2O，加入蒸馏水配制成1 000 ml 溶液，在75±3 ℃热浴24 h，经二次切割后镶嵌磨削研磨，在金相显微镜下读数。原理如图1、图2所示。

2测试分析

根据相关文献中采集的数据，对降低铅黄铜抗脱锌深度有帮助的如下：微量元素如Sn、P和细小均匀的晶粒，有利于黄铜耐腐蚀性能的提高，使合金的最大脱锌深度降低14.5%，平均脱锌深度降低5%[1]。介绍了抑制黄铜脱锌腐蚀的方法以及微量砷、硼元素对抑制黄铜脱锌腐蚀的作用[2]，成本方面考虑，加入Sn、As来改变铅黄铜的抗脱锌性能；同时抗脱锌测试实验（简称DR实验）表明，含Zn量低于15%的合金无需测试即可满足要求，但该种铜棒成本较高，机

加工性能较差，所以，考虑到机械加工性能和标准约束，将目标配方大致区间定为Cu63Zn33Pb2As0.05Sn0.5，其他1，初测抗脱锌效果良好，平均脱锌深度<80 μm，已经符合预期；并进一步下调Cu含量至于62.0%~62.5%之间，并控制Pb 含量2.3%左右，Fe含量0.5%以下，Mn含量0.2%以下，As含量0.1%以下，（Fe、Mn杂质的增加，影响了As的效果，适量上调含量）同时增大Sn含量至0.9%，DR测试显示平均脱锌深度120 μm左右，这样的铜棒用再生铜配制，符合预期，下面开始着手对锻后热处理方案进行制定以便进一步降低铅黄铜的锻后抗脱锌性能，同时消除内应力、细化晶粒。

通过文献3-4中对热处理温度及保温方法的介绍并结合经验数据及可操作性，发现520 ℃保温120 min后空冷，对以上配方锻后式样效果明显，晶粒逐渐细小、均匀化，并且发生再结晶，拉长的晶粒逐渐变为等轴晶，并且可减小抗脱锌深度20~80 μm，同时操作方便；超过550 ℃后，晶粒开始长大，成为粗大的等轴晶，同时，对减小抗脱锌深度没有帮助。这里“加工硬化消除，铅黄铜经720 ℃、60%变形锻造后，合适的退火温度为620 ℃~640 ℃。”的数据不适用于本研究，实验测试结果也证实，但是文中给定的热处理温度区间给本研究缩小了范围；而500 ℃以下热处理，对试样几乎不起作用，所以最后的热处理方案是：520 ℃保温120 min后空冷。

3结语

虽然近年来更加环保的无铅黄铜应用日益广泛，这一领域的研究日趋深入，但含砷铅黄铜在特定市场里比如澳大利亚新西兰市场广泛应用，就工厂而言，针对这一需求的研究能产生直接的效益，同时可以规范相关流程，提供稳定的产品服务。

参考文献：

[1] 王湘中,谭敦强.微量元素Sn、P对H70带材耐蚀性能的影响[J].湖南有色金属,2002,(3).

[2] 甘复兴,郭海.砷抑制黄铜脱锌的机理研究[J].中国腐蚀与防护学报,1991,(1).

[3] 刘志学,党龙,程巨强.热处理对锻造铅黄铜组织和性能的影响[J].西安工业大学学报,2013,(10).

[4] 韦媚媚,梁栋,赵哲.加热温度、时间和冷却方式对黄铜金相组织的影响[J].广东公安科技,2010,(1).