无铅黄铜合金及其制备方法

权利要求

1.一种无铅黄铜合金，其特征在于，按重量百分比包括Cu 59~62%、Sn 0.7~1.0%、Si0.1~0.5%、Fe 0.001~0.2%、B 0-0.01%、余量Zn和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述无铅黄铜合金中的α相平均晶粒尺寸≤0.045mm;

和/或，所述无铅黄铜合金中的α相晶粒长宽比为1~4;

和/或，所述无铅黄铜合金中的α相面积百分比为30~65%。

3.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述无铅黄铜合金中的β相面积百分比为30~65%;

和/或，所述无铅黄铜合金中除α、β外的相的面积百分比<5%。

4.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述无铅黄铜合金中包括易切削相，所述易切削相包括Cu5Si相、Cu3Si相和‌Fe3Si相中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述Cu5Si和Cu3Si相的平均尺寸均≤10 μm;

和/或，所述‌Fe3Si相的平均尺寸≤5 μm;

和/或，所述易切削相的平均晶粒尺寸≤4μm。

6.根据权利要求4所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述易切削相单位面积分布数≥3000个/mm2。

7.根据权利要求1所述的无铅黄铜合金，其特征在于，所述无铅黄铜合金的抗拉强度≥550MPa;

和/或，所述无铅黄铜合金的延伸率≥5%;

和/或，所述无铅黄铜合金的切削指数≥40%;

和/或，所述无铅黄铜合金表面与空气接触形成氧化膜，所述氧化膜的成分包括氧化铜和氧化锡。

8.一种权利要求1-7任意一项所述的无铅黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括依次进行的熔炼、铸造、挤压、盘拉、热处理、拉拔和成品退火，熔炼步骤中按照权利要求1-7任意一项所述的无铅黄铜合金的组成添加原料。

9.根据权利要求8所述的无铅黄铜合金的制备方法，其特征在于，熔炼步骤的温度为900-1150℃;

和/或，铸造步骤采用连续铸造或半连续铸造的方式进行;

和/或，铸造步骤的温度为950~1080℃;

和/或，挤压步骤的温度为650-750℃，挤压比为200~1000:1，挤压速度为3~12mm/s;

和/或，挤压出坯后冷却速度为20~500℃/h;

和/或，盘拉加工率为5~40%。

10.根据权利要求8所述的无铅黄铜合金的制备方法，其特征在于，热处理步骤的温度为320~420℃，保温时间为2~8h;

和/或，拉拔加工率为4~35%;

和/或，成品退火步骤的温度为220~320℃，保温时间为3~12h。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及铜合金技术领域，具体而言，涉及无铅黄铜合金及其制备方法。

背景技术

[0002]黄铜产品具备良好的力学性能、加工性能以及耐腐蚀性能，同时较比于常规铜及铜合金产品，原料成本相对低廉，因此在工业制造、建筑、电子等多个领域广泛应用。近年来随着电子、半导体行业快速发展，对高性能连接器插针用黄铜原材料需求量逐年提升，同时对黄铜的综合性能也提出了更高要求。具体要求主要体现在良好冷成型性、高切削精度、高耐腐蚀性与环保合规性四个方面。

[0003]为了达到高切削精度，当前主流技术主要通过添加铅元素来改善黄铜特性，然而铅元素为一种对人体健康有害的元素，考虑环保合规性，无铅化成为当前发展趋势，如何达到和接近铅黄铜易切削的特性，同样为当前主要研究趋势。

[0004]鉴于此，特提出本发明。

发明内容

[0005]本发明的目的在于提供无铅黄铜合金及其制备方法，在不含铅元素的同时，兼顾易切削性能和耐腐蚀性能。

[0006]本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种无铅黄铜合金，按重量百分比包括Cu 59~62%、Sn 0.7~1.0%、Si 0.1~0.5%、Fe 0.001~0.2%、B 0-0.01%、余量Zn和不可避免的杂质。

[0007]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的α相平均晶粒尺寸≤0.045mm;

和/或，所述无铅黄铜合金中的α相晶粒长宽比为1~4;

和/或，所述无铅黄铜合金中的α相面积百分比为30~65%;

在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的β相面积百分比为30~65%;

和/或，所述无铅黄铜合金中除α、β外的相的面积百分比<5%。

[0008]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中包括易切削相，所述易切削相包括Cu5Si相、Cu3Si相和‌Fe3Si相中的至少一种。

[0009]在可选的实施方式中，所述Cu5Si和Cu3Si相的平均尺寸均≤10 μm;

和/或，所述‌Fe3Si相的平均尺寸≤5 μm;

和/或，所述易切削相的平均晶粒尺寸≤4μm;

在可选的实施方式中，所述易切削相单位面积分布数≥3000个/mm2。

[0010]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金的抗拉强度≥550MPa;

和/或，所述无铅黄铜合金的延伸率≥5%;

和/或，所述无铅黄铜合金的切削指数≥40%;

和/或，所述无铅黄铜合金表面与空气接触形成氧化膜，所述氧化膜的成分包括氧化铜和氧化锡。

[0011]第二方面，本发明提供一种前述实施方式任意一项所述的无铅黄铜合金的制备方法，包括依次进行的熔炼、铸造、挤压、盘拉、热处理、拉拔和成品退火，所述熔炼步骤中按照前述实施方式任意一项所述的无铅黄铜合金的组成添加原料。

[0012]在可选的实施方式中，熔炼步骤的温度为900-1150℃;

和/或，铸造步骤采用连续铸造或半连续铸造的方式进行;

和/或，铸造步骤的温度为950~1080℃;

和/或，挤压步骤的温度为650-750℃，挤压比为200~1000:1，挤压速度为3~12mm/s;

和/或，挤压出坯后冷却速度为20~500℃/h;

和/或，盘拉加工率为5~40%。

[0013]在可选的实施方式中，热处理步骤的温度为320~420℃，保温时间为2~8h;

和/或，拉拔加工率为4~35%;

和/或，成品退火步骤的温度为220~320℃，保温时间为3~12h。

[0014]本发明具有以下有益效果：

本申请无铅黄铜合金通过多元素协同设计，实现切削性、塑性与耐腐蚀性的统一优化。铜作为基体，调控α/β相比例：适量α相保障冷加工塑性与抗应力腐蚀能力，适度β相提升切削断屑性。锡显著细化晶粒、稳定复合氧化膜以阻隔氯离子、抑制脱锌腐蚀，并促使易切削相均匀分布，兼顾韧性与切削性。硅与铁协同析出弥散硬质相，作为可控微裂纹源，实现短碎切屑;其含量严格控制以避免粗大脆性相损害塑性。硼则通过抑制柱状晶生长、促进α相等轴化，优化组织形貌，进一步协同提升切削性能与耐蚀稳定性。

附图说明

[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0016]图1为实施例1制备的无铅黄铜合金的微观组织图片(500x);

图2为实施例1制备的无铅黄铜合金的易切削相形貌及分布(500x);

图3为对比例1制备的无铅黄铜合金的微观组织图片(500x)。

具体实施方式

[0017]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0018]申请人已知通过添加铋元素能够接近铅黄铜的切削性能，然而铋元素会增加黄铜的脆性，在冷热加工过程出现脆裂倾向较大，无法满足插针产品冷成型加工要求，同时铋元素对人体健康是否有害暂未得以有效的验证，未来极有可能被选为与铅相同限定的目标。其他易切削元素，例如钙、镁等元素，虽然能够在一定程度上改善切削性能，但在熔炼铸造过程该元素以及氧化烧损，对于成分控制稳定均一性效果极差，无法实现大规模低成本量产。

[0019]因此，本发明实施方式提供一种无铅黄铜合金，按重量百分比包括Cu 59~62%、Sn0.7~1.0%、Si 0.1~0.5%、Fe 0.001~0.2%、B 0-0.01%、余量Zn和不可避免的杂质。

[0020]本申请无铅黄铜合金中Cu的重量百分比为59~62%，Cu作为基体元素，下限值为59%，能够保证材料内形成足够α相(面心立方结构，以锌溶于铜中的固溶体)，使其具备良好冷加工变形塑性，以避免材料形成过多脆性β相(体心立方结构，以电子化合物CuZn为基体的固溶体)，减少发生内应力腐蚀开裂的风险。Cu含量上限为62%，以保证存在一定数目易切削脆性β相的形成，从而改善材料的切削性能。

[0021]本申请无铅黄铜合金中Sn的重量百分比为0.7~1.0%，Sn元素的添加能够阻碍晶界迁移，抑制α和β相在热加工过程中的长大，使组织更致密，晶界更清晰，提升材料综合力学性能。Sn元素也有利于控制α相形貌，降低β相的连续性，从而改善冷加工性能。同时Sn能够促进致密、稳定的氧化膜(主要为Cu2O与SnO2复合层)的形成，阻断氯离子渗透路径，显著降低脱锌腐蚀速率，改善材料耐腐蚀性能。并且Sn的添加能够抑制易切削相在晶界偏聚，实现易切削相的‌空间均匀化‌，避免局部脆化，提升材料整体韧性-切削性平衡。控制Sn元素含量上限为1.0%，避免添加过量造成材料硬度和脆性增加，恶化材料冷热加工塑性。

[0022]本申请无铅黄铜合金中Si的重量百分比为0.1~0.5%，Si元素的添加能够形成弥散分布的Si富集相(主要包括Cu5Si，Cu3Si等)‌，同时也与微量Fe协同生成‌Fe3Si相，Si富集相和Fe3Si相作为硬质点，在切削剪切力下优先萌生微裂纹，微裂纹沿相界面快速扩展，因界面结合能低，易发生脱粘，形成短碎切屑，从而实现易切削效果。控制Si元素含量上限0.5%，避免添加过量导致Si富集相(主要包括Cu5Si，Cu3Si等)‌尺寸过于粗大，其中若形成平均晶粒尺寸大于10 μm的Cu5Si相，会导致塑性骤降，主要体现延伸率易低于5%，无法满足插针产品所要求具备的良好冷压加工性能。

[0023]本申请无铅黄铜合金中Fe的重量百分比为0.001~0.2%，Fe元素的添加与主要与Si协同形成体心立方结构Fe3Si相，以作为微裂纹形核点，提升切削断屑性。并且Fe具备显著‌延迟再结晶过程‌，提高再结晶温度，抑制热加工后晶粒粗化，使α+β双相组织更细密，有利于在材料热加工和热处理过程中有效控制微观组织结构、形貌和分布比例。控制Fe含量上限0.2%，一方面防止Fe3Si相粗化，避免形成尺寸超过5 μm的Fe3Si相，满足良好冷热加工塑性;另一方面以避免形成大量Fe-Zn脆性相，保证材料具备良好耐应力腐蚀性能。

[0024]本申请无铅黄铜合金中B的重量百分比为0-0.01%，B元素的添加主要目的为抑制柱状晶生长，促进等轴晶形成。本发明主要通过控制微观组织形貌、尺寸、分布数百分比以及形成易切削相来提升改善材料综合性能。例如调整热处理工艺以满足β相面积百分比的要求时，所得α相极易以粗支长条状分布，该长条状晶粒长宽比可达到5以上，不利于进一步改善切削性能和耐腐蚀性能。添加B元素后则在能够促进α相以等轴晶形式分布，从而获得理想的切削性能好耐腐蚀性能。

[0025]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的α相的平均晶粒尺寸≤0.045mm;有利于改善组织分布均匀性以及易切削相分布更加弥散，为获得高单位面积易切削相分布数提供良好基础条件。

[0026]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的α相晶粒长宽比为1~4;控制合适α相晶粒长宽比，避免出现长条状形貌晶粒以恶化切削性能和耐应力腐蚀性能。

[0027]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的α相面积百分比为30~65%。

[0028]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中的β相面积百分比为30~65%。

[0029]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中除α、β外的相的面积百分比<5%。

[0030]控制合适α相以及β相面积百分比并减少ε相为有效平衡材料切削性能、耐应力腐蚀性能以及延伸塑性。若α相面积百分比偏低，则意味β相面积百分比偏高，材料耐应力腐蚀性能和延伸塑性无法满足要求。若β相面积百分比偏低，则意味α相面积百分比偏高，材料切削性能则无法满足要求。

[0031]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金中包括易切削相，所述易切削相包括Cu5Si相、Cu3Si相和‌Fe3Si相中的至少一种。

[0032]在可选的实施方式中，所述Cu5Si和Cu3Si相的平均尺寸均≤10 μm;有利于提高延伸率。

[0033]在可选的实施方式中，所述‌Fe3Si相的平均尺寸≤5 μm，有利于提高冷热加工塑性。

[0034]在可选的实施方式中，所述易切削相的平均晶粒尺寸≤4μm。

[0035]在可选的实施方式中，所述易切削相单位面积分布数≥3000个/mm2。

[0036]控制易切削相尺寸和单位面积分布数为保证材料具备良好断屑能力，以实现和满足良好切削性能要求。

[0037]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金的抗拉强度≥550MPa，保证材料具备良好切削性能，避免因强度或硬度偏低时材料塑性和韧性较高，导致切削过程中出现粘刀、积屑瘤、断屑困难等问题。

[0038]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金的延伸率≥5%，以满足插针产品所要求具备的良好冷压加工性能。

[0039]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金的切削指数≥40%，保证加工性能。

[0040]在可选的实施方式中，所述无铅黄铜合金表面与空气接触形成氧化膜，所述氧化膜的成分包括氧化铜和氧化锡。

[0041]第二方面，本发明提供一种前述实施方式任意一项所述的无铅黄铜合金的制备方法，包括依次进行的熔炼、铸造、挤压、盘拉、热处理、拉拔和成品退火，所述熔炼步骤中按照前述实施方式任意一项所述的无铅黄铜合金的组成添加原料。

[0042]在可选的实施方式中，熔炼步骤的温度为900-1150℃;本申请为保证良好原料熔化效果和效率，设定下限不低于900℃;同时为避免温度过高导致Si、Zn等元素过多烧损以及形成过多脆性氧化共晶相，造成产品成分不稳定和降低后续铸锭品质，控制上限不高于1150℃。

[0043]在可选的实施方式中，铸造步骤采用连续铸造或半连续铸造的方式进行。

[0044]在可选的实施方式中，铸造步骤的温度为950~1080℃;为保证铸造过程熔体良好流动性和凝固效果，降低出现冷隔等铸造缺陷，控制下限不低于950℃。同时为避免氧反应生成高熔点SiO2夹杂物而显著降低合金流动性，避免铸造温度过高导致β相晶粒急剧粗化而降低铸锭塑性，控制上限不高于1080℃。

[0045]在可选的实施方式中，挤压步骤的温度为650-750℃，目的是控制α相形貌以圆形孤岛状分布，并控制α相比例在合适范围，达到良好切削性能与良好耐腐蚀性能之间的平衡。若挤压加热温度偏低，则在挤压过程形成α相在纵截面被拉长，形成加工长条状组织形貌，长条状α相由于韧性高，在切削加工过程不易断屑，因此切削性能无法满足要求，同时挤压温度偏低也会造成材料热变形塑性降低，挤压变形再结晶不充分且不均匀，最终所得组织形貌均匀性也无法满足要求。控制挤压加热温度上限在750℃，若挤压温度偏高，则析出α相数目偏少，则保持脆性β相比例较高，虽然在一定程度上改善了切削性能，但材料耐腐蚀性能大幅度降低，在后续加工和应用环境中易发生应力腐蚀开裂和脱锌腐蚀，降低使用寿命。

[0046]在可选的实施方式中，挤压比为200~1000:1;协同上述挤压温度实现α相形貌和尺寸的有效控制。若挤压比偏低，则热挤压变形不充分，α相晶粒无法彻底发生再结晶和破碎，组织结构易残留大尺寸晶粒，不利于获得理想的切削性能和耐腐蚀性能。若挤压比偏高，虽然有利于进一步细化晶粒，提升材料综合力学性能，但高挤压比易造成材料发生开裂，尤其出现挤压周期纵向裂纹，因此为平衡材料品质和性能，控制挤压比上限不超过1000:1。

[0047]在可选的实施方式中，挤压速度为3~12mm/s。

[0048]在可选的实施方式中，挤压出坯后冷却速度为20~500℃/h;上述挤压工艺参数对于材料微观组织形貌存在直接影响，同时挤压坯经过挤压后由于温度较高，在冷却过程亦会发生一定相比和组织形貌变化。因此需严格控制合适冷却速度。若冷却速度偏高，则经过高温挤压后β相来不及发生相变转化为α相，导致β相比例偏高，材料耐腐蚀性能降低。若冷却速度偏低，则不利于生产效率提升，会大幅度增加生产时间和成本。

[0049]在可选的实施方式中，盘拉加工率为5~40%，对挤压坯进行缩径加工，位错储能增加，为后续热处理工序驱动回复和再结晶提供动力。同时在此加工率条件下也有利于促进易切削相弥散分布，进一步改善切削性能。控制加工率上限40%，目的是避免加工率过高造成材料开裂或断裂风险。需要说明的是，盘拉前可以进行酸洗，酸洗旨在去除盘拉前金属表面的氧化皮、油污及杂质，改善表面光洁度与润滑附着性。

[0050]在可选的实施方式中，热处理步骤的温度为320~420℃，保温时间为2~8h;热处理步骤一方面实现对盘拉后坯料软化效果，满足后续成品拉拔加工塑性;另一方面对材料微观组织形貌进行进一步微调，改善组织晶粒尺寸、形貌以及相面积百分比的均匀一致性。由于挤压工序过程伴随温度损失，因此挤压头、中、尾坯料组织形貌和特征存在略微差异，因此经过热处理工序能够将这差异进一步减小且趋于一致性。控制温度下限320℃，满足基本软化效果，保证后道成品拉拔正常塑性。控制温度上限420℃，避免温度过高导致α相过度析出和易切削相发生长大使材料切削性能恶化。

[0051]在可选的实施方式中，拉拔加工率为4~35%;拉拔使材料进一步发生加工硬化，并且细化晶粒和促进易切削相弥散分布，达到良好的切削性能。若加工率偏低，则材料塑性高且易切削相单位面积下分布数少，材料切削加工过程易发生黏刀且不易断屑，切削性能无法满足要求。若加工率偏高，则材料位错增加，在晶界处或易切削相分布处易产生裂纹源，造成拉拔开裂或断裂，材料耐应力腐蚀性能也无法满足要求。需要说明的是，拉拔前可以进行酸洗，酸洗旨在去除盘拉前金属表面的氧化皮、油污及杂质，改善表面光洁度与润滑附着性，防止拉拔时模具磨损、表面划伤或断裂。

[0052]在可选的实施方式中，成品退火步骤的温度为220~320℃，保温时间为3~12h，目的为消除拉拔应力同时在不显著降低材料力学性能前提下进一步提升材料塑性，以此改善冷压变形性能。控制温度上限320℃，避免温度过高造成材料强度大幅度降低，同时塑性过高，反而不利于切削性能。

[0053]以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

[0054]实施例1

本实施例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：

1)熔炼：按表1成分要求进行配比，将原料依次加入熔炼炉中加热、熔化，控制熔炼温度：980℃。

[0055]2)铸造：采用半连续铸造方式生产铸锭，铸造温度970℃。

[0056]3)挤压：对铸锭进行加热，加热保温温度660℃。铸锭到达所需温度后进行热挤压，挤压比432:1，挤压速度10mm/s，挤压出坯后冷却速度200℃/h。

[0057]4)盘拉：对挤压坯进行酸洗处理，接着进行盘拉加工，盘拉加工率32%。

[0058]5)热处理：对盘拉后的坯料进行热处理，保温温度360℃，保温时间5h。

[0059]6)拉拔：对热处理后坯料进行酸洗处理，接着进行成品规格拉拔加工，拉拔加工率20%，得到φ5mm规格成品。

[0060]7)成品退火：对拉拔后成品进行成品低温退火处理，保温温度250℃，保温时间6h，制备得到的无铅黄铜合金的微观形貌图及易切削相形貌及分布如图1-2所示。

[0061]表1. 各实施例和对比例成分单位：wt%

[0062]实施例2

本实施例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：

1)熔炼：按表1成分要求进行配比，原料依次加入熔炼炉中加热、熔化，控制熔炼温度：1000℃。

[0063]2)铸造：采半连续铸造方式生产铸锭，铸造温度990℃。

[0064]3)挤压：对铸锭进行加热，加热保温温度670℃。铸锭到达所需温度后进行热挤压，挤压比432:1，挤压速度9mm/s，挤压出坯后冷却速度200℃/h。

[0065]4)盘拉：对挤压坯进行酸洗处理，进行盘拉加工，盘拉加工率32%。

[0066]5)热处理：对盘拉后的坯料进行热处理，保温温度370℃，保温时间5h。

[0067]6)拉拔：对热处理后坯料进行酸洗处理，进行成品规格拉拔加工，拉拔加工率20%，得到φ5mm规格成品。

[0068]7)成品退火：对拉拔后成品进行成品低温退火处理，保温温度250℃，保温时间6h。

[0069]实施例3

本实施例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：

1)熔炼：按表1成分要求进行配比，原料依次加入熔炼炉中加热、熔化。控制熔炼温度1030℃。

[0070]2)铸造：采用半连续铸造方式生产铸锭，铸造温度1010℃。

[0071]3)挤压：对铸锭进行加热，加热保温温度700℃。铸锭到达所需温度后进行热挤压，挤压比661:1，挤压速度7mm/s，挤压出坯后冷却速度230℃/h。

[0072]4)盘拉：对挤压坯进行酸洗处理，进行盘拉加工，盘拉加工率33%。

[0073]5)热处理：对盘拉后的坯料进行热处理，保温温度：380℃，保温时间4h，得到φ4mm规格成品。

[0074]6)拉拔：对热处理后坯料进行酸洗处理，进行成品规格拉拔加工，拉拔加工率20%。

[0075]7)成品退火：对拉拔后成品进行成品低温退火处理，保温温度280℃，保温时间4h。

[0076]实施例4

本实施例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：

1)熔炼：按表1成分要求进行配比，原料依次加入熔炼炉中加热、熔化。控制熔炼温度1120℃。

[0077]2)铸造：采用半连续铸造方式生产铸锭，铸造温度1050℃。

[0078]3)挤压：对铸锭进行加热，加热保温温度735℃。铸锭到达所需温度后进行热挤压，挤压比661:1，挤压速度5mm/s，挤压出坯后冷却速度230℃/h。

[0079]4)盘拉：对挤压坯进行酸洗处理，进行盘拉加工，盘拉加工率33%。

[0080]5)热处理：对盘拉后的坯料进行热处理，保温温度：410℃，保温时间3.5h。

[0081]6)拉拔：对热处理后坯料进行酸洗处理，进行成品规格拉拔加工，拉拔加工率20%，得到φ4mm规格成品。

[0082]7)成品退火：对拉拔后成品进行成品低温退火处理，保温温度280℃，保温时间4h。

[0083]对比例1

本对比例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：

1)熔炼：按表1成分要求进行配比，原料依次加入熔炼炉中加热、熔化，控制熔炼温度1000℃。

[0084]2)铸造：采用铁模浇铸方式生产，当原料熔化后到达熔炼所需温度后保温20min，然后直接将铜水浇铸到铁模中。

[0085]3)挤压：将铸锭进行加热后进行挤压，挤压加热温度650℃，加热时间2h，挤压应变百分比71%，挤压比13:1。

[0086]4)成品拉伸：对挤压坯进行酸洗处理，进行成品拉伸，拉伸加工率14%。

[0087]其中，对比例1制备得到的无铅黄铜合金的微观形貌图如图3所示。

[0088]对比例2

本对比例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，与对比例1的区别仅在于，成分不同，具体如表1所示。

[0089]对比例3

本对比例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，与实施例1仅挤压温度不同，为620℃。

[0090]对比例4

本对比例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，与实施例1仅挤压温度不同，为800℃。

[0091]对比例5

本对比例提供一种无铅黄铜合金的制备方法，与实施例1仅成品退火温度不同，为160℃。

[0092]对上述各实施例和对比例制备的无铅黄铜合金的微观结构和力学性能进行测试，测试结果如表2所示，测试方法如下：

抗拉强度、延伸率：参考GB/T 228.1-2021 《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温拉伸试验方法》进行。

[0093]微观显微性能：参考YS/T 449-2002 《铜及铜合金 铸造和加工制品显微组织检验方法》进行。面积百分比和面积分布数指在放大500倍的微观组织的图片中，采用图像处理软件识别选取测试区域的目标相的总面积或数量、以及与对应相的面积计算得到。

[0094]表2. 实施例铜合金成品性能测试结果

[0095]注：其中实施例1-4的易切削相包含Cu5Si相，Cu3Si相和Fe3Si相;ε相指除α、β外的所有相。

[0096]对上述各实施例和对比例制备的无铅黄铜合金的加工性能和耐腐蚀性能进行测试，测试结果如表3所示，测试方法如下：

氨熏测试：参考GB/T 10567.2-2007《铜及铜合金加工材残余应力检验方法 氨熏试验法》进行。

[0097]切削指数：参考YS-T 647-2007 《铜锌铋碲合金棒》附录B中切削性能检测方法进行评定，设C36000(HPb63-3)的切削指数为100%。

[0098]表3.实施例与对比例终端应用测试结果

[0099]根据表2和表3可以看出：

1)对比例1-2延伸率显著低于实施例，无法满足插针产品冷压加工要求。

[0100]2)对比例1-2由于挤压比低，晶粒和易切削相破碎不充分，整体尺寸偏大，单位面积分布数更低，因此切削性能不及实施例。

[0101]3)对比例1-2α相面积占比偏高，且形貌呈连续状分布，组织性能均匀性不及实施例，综上因素导致切削加工过程较比于实施例切削阻力更大，更不易断屑，因此切削性能更低。

[0102]4)实施例对于α相尺寸，形貌进行了有效控制，同时也合理控制β相比例，避免材料过度脆化，达到合理切削性能与耐腐蚀性能之间的平衡。且通过合理工艺设计，使材料内部残余应力保持较低范围，进行氨熏测试后未出现开裂，综合耐腐蚀性能效果优于对比例1-2。

[0103]5)对比例3由于挤压温度偏低，则出现大量长条状(长宽比远大于4)α相组织形貌，同时因温度偏低α相比例也增加，材料易切削相分布数降低，且长条状α相在切削加工不利于断屑，因此对比例3切削性能不及实施例。

[0104]6)对比例4由于挤压温度偏高，则形成脆性β相数目偏高，软韧α相数目偏低，切削性能进一步提升，但耐腐蚀性能大幅度降低。

[0105]7)对比例5由于成品退火温度偏低，材料内部残留应力较高，同时延伸率偏低，耐应力腐蚀和冷加工成型性不及实施例。

[0106]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

说明书附图(3)