一種經濟型抗脫鋅鍛造鉛黃銅的 配方及熱處理方案制定

摘要：對于澳標AS2345中要求測試銅樣頭經過熱浴腐蝕后，顯微讀數小于100 μm的規定，就測試樣頭的材料成分和熱處理兩方面因素進行了理論分析和比較，并輔以實驗數據，結果表明材料成分占主導地位，特別是元素As Sn的加入，影響區間超過400 μm，而鍛造后熱處理520 ℃保溫120 min后空冷，可減小抗脫鋅深度20~80 μm，文章旨在標定符合上述要求的經濟型非標準鍛造鉛黃銅的配方及鍛后熱處理方法。

關鍵詞：鉛黃銅；材料成份；熱處理；抗脫鋅腐蝕性能；金相實驗；AS2345

中圖分類號：TG291文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0175-02

針對澳洲水暖產品要求基體黃銅符合AS345，即抗脫鋅特性，但標準沒有具體對成分進行量化，提到鍛后熱處理，但沒有規范化，所以針對鍛造前后的試樣進行研究，將材料成分進行標定，并確定熱處理方法，以便在滿足標準要求和加工性能的前提下，盡量的降低材料成本，使材料采購和鍛造后熱處理有章可循；既完善了相關制度和標準，同時對相關廠家也有指導意義。

經查，關于抗脫鋅黃銅的文獻不多，《黃銅脫鋅腐蝕的研究進展》《熱處理對鍛造鉛黃銅組織和性能的影響》中研究成果對本文的研究有一定的理論支撐，也有部分數據和實際操作結果有出入，文中理論性較強，經濟性和可操作性有待商榷，所以，本研究工作致力于在實際應用方面更具指導性和可操作性，并具體細化至材料配比成分和熱處理溫度數值等，直接指導生產；當然，限于研究方向，元素Pb As的毒負作用本文沒有涉及。

本文為尋求一種鉛黃銅的成分配方和熱處理方法，使其在滿足經濟性和機械加工性能的條件下，抗脫鋅腐蝕性能符合AS2345的要求；具體的研究方法，改變材料成分配比，使其熱處理前抗脫鋅深度在150μm以下，隨后，變換鍛造后熱處理溫度，最后，金相實驗檢測抗脫鋅深度，和標準要求值比對。

1測試步驟

將截面>50 mm2的測試樣頭經膠木粉熱固，表面用1 000#以上水磨砂紙研磨，用無水乙醇擦凈放入12.8 g分析級CuCl2.2H2O，加入蒸餾水配制成1 000 ml溶液，在75±3 ℃熱浴24 h，經二次切割后鑲嵌磨削研磨，在金相顯微鏡下讀數。原理如圖1、圖2所示。

2測試分析

根據相關文獻中采集的數據，對降低鉛黃銅抗脫鋅深度有幫助的如下：微量元素如Sn、P和細小均勻的晶粒，有利于黃銅耐腐蝕性能的提高，使合金的最大脫鋅深度降低14.5%，平均脫鋅深度降低5%[1]。介紹了抑制黃銅脫鋅腐蝕的方法以及微量砷、硼元素對抑制黃銅脫鋅腐蝕的作用[2]，成本方面考慮，加入Sn、As來改變鉛黃銅的抗脫鋅性能；同時抗脫鋅測試實驗（簡稱DR實驗）表明，含Zn量低于15%的合金無需測試即可滿足要求，但該種銅棒成本較高，機加工性能較差，所以，考慮到機械加工性能和標準約束，將目標配方大致區間定為Cu63Zn33Pb2As0.05Sn0.5，其他1，初測抗脫鋅效果良好，平均脫鋅深度<80 μm，已經符合預期；并進一步下調Cu含量至于62.0%~62.5%之間，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雜質的增加，影響了As的效果，適量上調含量）同時增大Sn含量至0.9%，DR測試顯示平均脫鋅深度120 μm左右，這樣的銅棒用再生銅配制，符合預期，下面開始著手對鍛后熱處理方案進行制定以便進一步降低鉛黃銅的鍛后抗脫鋅性能，同時消除內應力、細化晶粒。

通過文獻3-4中對熱處理溫度及保溫方法的介紹并結合經驗數據及可操作性，發現520 ℃保溫120 min后空冷，對以上配方鍛后式樣效果明顯，晶粒逐漸細小、均勻化，并且發生再結晶，拉長的晶粒逐漸變為等軸晶，并且可減小抗脫鋅深度20~80 μm，同時操作方便；超過550 ℃后，晶粒開始長大，成為粗大的等軸晶，同時，對減小抗脫鋅深度沒有幫助。這里“加工硬化消除，鉛黃銅經720 ℃、60%變形鍛造后，合適的退火溫度為620 ℃~640 ℃。”的數據不適用于本研究，實驗測試結果也證實，但是文中給定的熱處理溫度區間給本研究縮小了范圍；而500 ℃以下熱處理，對試樣幾乎不起作用，所以最后的熱處理方案是：520 ℃保溫120 min后空冷。

3結語

雖然近年來更加環保的無鉛黃銅應用日益廣泛，這一領域的研究日趨深入，但含砷鉛黃銅在特定市場里比如澳大利亞新西蘭市場廣泛應用，就工廠而言，針對這一需求的研究能產生直接的效益，同時可以規范相關流程，提供穩定的產品服務。

參考文獻：

[1] 王湘中，譚敦強.微量元素Sn、P對H70帶材耐蝕性能的影響[J].湖南有色金屬，2002，(3).

[2] 甘復興，郭海.砷抑制黃銅脫鋅的機理研究[J].中國腐蝕與防護學報，1991，(1).

[3] 劉志學，黨龍，程巨強.熱處理對鍛造鉛黃銅組織和性能的影響[J].西安工業大學學報，2013，(10).

[4] 韋媚媚，梁棟，趙哲.加熱溫度、時間和冷卻方式對黃銅金相組織的影響[J].廣東公安科技，2010，(1).