鋁黃銅

鋁黃銅可分為兩類。一類是鑄造黃銅中加入少量鋁以清除雜質增加流動性，澆鑄複雜鑄件，合金中多餘鋁量不超過0.5%；一類是鍛造黃銅中加 鋁以增加抗蝕能力，常用作冷凝管，一般成分範圍為Al1～6%，Zn24~42%，Cu55~71%。

鋁黃銅的牌號和種類不多，國標中鋁黃銅有6個牌號，主要是在鋁黃銅中加入錳、鐵等元素，以提升合金的強度、耐磨性能等綜合性能。較為常見的鋁黃銅主要有HAl77-2、 HAl66-6-3-2、HAl64-3-1，其他還有HAl60-10-1、HAl59-3-2等。

基本介紹

• 中文名：鋁黃銅
• 外文名：aluminium brass
• 加入元素：錳、鐵等
• 作用：提升合金的強度、耐磨性能
• 常見品種：HAl77-2、 HAl66-6-3-2等
• 套用行業：機械行業、汽車工業

材料簡介

黃銅性能優良，用途廣泛，倍受青睞，其中多元複雜鋁黃銅由於其強度高、耐磨性能好而被製造成無油潤滑軸承，以代替傳統的錫青銅、鉛黃銅、 鉛銻錫銅等軸承材料。 多元複雜鋁黃銅被廣泛套用於等不易潤滑和更換的軸承和軸套等部位。由於多元複雜鋁黃銅的鋅當量較高，除了α相外，有大量的β相存在，同時還有少量的γ相生成， 使合金的熔煉和鑄造相當困難。

特別是採用連續鑄造時，極易使鑄錠表面開裂或粗糙，給下一步擠壓工序產生較大的摩擦並使擠壓件升溫較大，嚴重影響產品的質量。因此，在工業生產中，如何使複雜鋁黃銅的生產成本降低，同時能生產出性能優異的合格產品受到極大的關注。

熔煉

1、配料

電解銅、純鋁、電解錳、電解鋅、馬口鐵、高純度的微合金元素。所有的配料要求無油污、無水 份、無雜質。 由 Mn、Fe 在黃銅中的溶解特性確定其加入順序。

2、設備

採用工頻有芯感應爐進行熔煉。 由於此爐是依靠材料自身產生渦流升溫，具有熔化速度快、工作環境溫度低、銅液溫度均勻及電磁攪拌力強的特點，從而容易使材料成分均勻，便於控制材料化學成分。

3、熔煉

為了節約成本，提高生產效率，採用將元素直接加入的方式熔煉，其熔煉難度高。

熔煉工藝流程如下：向熔爐加入電解銅，開始熔化時加入乾燥的覆蓋劑，全部熔化後加入脫氧劑，並每次充分覆蓋後，升溫到1300℃，加入 Mn，待Mn 熔化完再加入 Fe；待Fe熔化完加入餘下的銅進行降溫處理，再加入鋅和鋁熔解，升溫加入錫、稀土攪拌，升溫噴時出爐進行半連續鑄造。

合金元素加入

1、錳、鐵元素

由於錳和鐵的熔點極高，難以達 到其熔點溫度，加入後僅依靠擴散溶解於銅中。錳在銅中的溶解度較大，在高溫時易在銅中溶解。鐵雖然在銅中的固溶度極小，但是它在Cu-Mn 合金中的固溶度較大，可以方便的加入。 所以本工藝採用在高溫 時先加入Mn， 再加入鐵的方式加入 Mn、Fe 元素，既 保證了合金的成分，又避免了製造中間合金的過程，從而減低了生產成本，提高了生產效率。Mn 能大量地 熔入銅，起到固溶強化的作用，同時能有效阻止黃銅 “脫鋅”，提高了黃銅的耐腐蝕性能。 Fe 在室溫下固溶 度較低，有富 Fe 相析出，富 Fe 相改善了材料的潤滑 性，提高了基體的強度，改善了合金的耐磨性能。

2、鋅和鋁元素

鋅和鋁的熔點很低，且極易被氧化。當合金熔液溫度較高時，加入鋁、鋅，極易被氧化燃燒掉。為此我們採用待 Mn、Fe 溶解後加入冷料 （Cu 或廢舊料）進行降溫，再加入鋁、鋅的方式生產。 由於Al 和Zn 在 Cu 中的固溶度較大，很容易溶解於銅中，保證了合金的化學成分。鋁的鋅當量係數相 當高（n=6），少量的鋁就能使雙相黃銅的 β相增多，在複雜鋁黃銅中甚至有脆性的 γ 相生成，使合金的 強度硬度提高，同時塑性、韌性明顯下降。

3、微合金元素

微合金元素在最後一道工序加入，並升溫至噴火出爐。加入錫可以對材料的基體起到強化作用，生成 SnO₂ 保護膜提高抗腐蝕能力，並能防止“脫鋅”現象出現。但過多的加入錫會使材料的脆性化合物增多，影響材料性能。 加入稀土元素可以細化晶粒，強化基體，改善材料的冷熱加工性能。

鑄造

1、鑄造方式的選定

由於水平連續鑄錠具有生產投資少，可以澆注空心管材等優點而被普遍採用。但是其銅水的自重對液穴形態、 散熱方向和凝固時的體積收縮產生影響，使鑄錠上部出現“月牙狀”的空隙—新月形空氣氣隙，使鑄錠上部的散熱條件變差，導致鑄錠結晶中心上移，易形成錠坯截面上下組織不均，硬度有20HBS的偏差，同時由於鋅蒸汽在結晶器內滲入石墨套內，使鑄錠表面產生橫裂和結疤，嚴重影響鑄錠質量。為此，選用封閉式立式半連續鑄造，以石 墨粉+炭黑作為覆蓋劑。由於其具有結構簡單、操作方便、生產效率高、鑄錠質量好等特點，能更有效地生產出合格的產品。鑄造工藝以大約 4.9m/h的速度連續拉出準120mm×5000mm 和準150mm×5000mm 兩種規格的紅錠，再風冷至室溫。

2、結晶器的選定

多元複雜鋁黃銅的連續鑄造非常困難，其鋅當量較高（約為 50%），合金在400℃時將出現 α+β'+γ 相共存區。 如果冷卻速度過快，合金中的 γ 相來不及分解而保存到室溫，由於 γ 相脆性大、硬度高，使合金的硬度升高，塑性和韌性降低，以至於影響到下一 步的加工工序；同時還由於冷卻速度過大，表面快速凝固收縮， 造成鑄錠表面縱裂和內應力過高等材料缺陷。 因此，我們採用緩慢冷卻工序。 如果連續冷卻時間不足，鑄錠外部的冷凝殼部位還沒有足夠的強度，使結晶器內壁粘上殘渣，使錠坯出現拉裂或結疤等缺陷，更有甚者，由於鑄錠的凝殼太軟而會產生懸掛或拉漏現象。 為此設計製作緩冷結晶器，其長度 L=300～400mm，使鑄錠得到緩慢充分的冷凝。