论文摘要
铅黄铜具有良好的机械性能和切削性能,广泛应用在电子电讯、家电、饮用水工程、玩具、汽车、机械、仪表制造等领域,但由于铅是一种对环境和人体危害作用巨大的元素,所以以无毒的物质代替铅,使其达到易切削的目的,这将会产生巨大的社会效益和经济效益。采用座滴法研究了Sn-Bi合金和Al-Bi合金在黄铜上的润湿性,改善Bi在基体中的分布形态,使得Bi以颗粒状存在；采用熔铸挤压的方法制备易切削铋黄铜和镁黄铜棒材,利用XRD、金相显微镜、扫描电镜和动电位极化等方法研究添加Sn对合金的微观组织及耐蚀性能的影响；利用电子万能试验机、金属切削机床等仪器测试了合金材料的力学性能和切削性能,着重研究了合金的腐蚀过程和切削机理,得出如下研究结果：1.座滴法实验中,Bi-Sn合金熔融后,Sn元素富集于座滴与黄铜基板的润湿界面处,富集层的厚度有4-8μm,富集层有效阻碍了Bi元素向基体的扩散,从而减小了润湿的趋势,增大润湿角,使Bi以颗粒状存在于基体中；另外Sn的加入,使Bi-Sn合金液滴的表面张力增大,合金液滴与母材基板间的润湿角增大,润湿性降低；2.座滴法实验中,Bi-Al合金熔融后,Al元素富集于座滴与黄铜基板的润湿界面处,富集层的厚度有5-10μm,富集层有效阻碍了Bi元素向基体的扩散,从而减小了润湿的趋势,增大润湿角,使Bi以颗粒状存在于基体中；另外,Al的加入,使Bi-Al合金液滴的表面张力增大,合金液滴与母材基板间的润湿角增大,润湿性降低；3.研究了Sn元素对铋黄铜切削性能的影响,随着Sn含量的升高,铋黄铜的切削性能有比较明显的提升,切屑细小而均匀,Cu-Zn-0.6Bi-0.9Sn合金的平均主切削力降到了300Kgf,相比较HPb59-1铅黄铜的180Kgf,添加Sn后的铋黄铜的切削性能已经比较接近铅黄铜了；4.研究了Sn对铋黄铜腐蚀性能的影响,铋黄铜横向的脱锌深度普遍大于纵向,不添加Sn的铋黄铜横向平均脱锌深度为1625μm,随着Sn含量的增加,腐蚀深度逐渐减小,当Sn含量达到0.9%时,腐蚀深度降到了618μm,可见Sn能大幅度提高铋黄铜耐腐蚀性能；添加Sn元素后,铋黄铜的阳极极化曲线有明显波动,极化度比较大,说明其耐腐蚀性能要好；Sn主要偏聚于α相与β相之间,能阻碍基体进一步的脱锌,另外,Sn发生钝化生成的氧化膜也能有效的阻止铋黄铜的继续腐蚀；5.研究了Sn对镁黄铜切削性能和腐蚀性能的影响,随着Sn含量的增加,镁黄铜的切削性能有一定程度的提升,切屑较小,切削力也有所减小,相比较铋黄铜,其效果比较小。当Sn含量为0.9%时,镁黄铜的平均脱锌深度为648μm,比不添加Sn的镁黄铜的腐蚀深度减少了近1000μm,所以Sn有利于镁黄铜腐蚀性能的提高；腐蚀过程中,Sn有部分向腐蚀层扩散,Sn能堵塞脱锌通道,减缓脱锌腐蚀的进一步发生。