アルミニウム真鍮
アルミ黄銅は2つのカテゴリーに分けられます。1つは鋳造黄銅に少量のアルミニウムを加えて不純物を取り除き、流動性を高めることです。複雑な鋳物を鋳造する場合、合金中のアルミニウムの過剰量は0.5％を超えません。もう1つは鍛造黄銅にアルミニウムを加えて耐食性を高めることです。コンデンサーとしてよく使用されます。一般的な成分範囲はAl1〜6％、Zn24〜42％、Cu55〜71％です。
アルミ黄銅の等級と種類は多くありません。国家規格では6等級のアルミ黄銅が定められています。主にマンガン、鉄などの元素をアルミ黄銅に添加して、合金の強度、耐摩耗性、その他の総合特性を向上させます。最も一般的なアルミ黄銅はHAl77-2、HAl66-6-3-2、HAl64-3-1で、その他はHAl60-10-1、HAl59-3-2などです。
真鍮は性能が優れ、用途が広く、非常に好まれています。その中でも、多成分複合アルミ黄銅は、その高強度と優れた耐摩耗性により、従来の錫青銅、鉛黄銅、鉛アンチモン錫銅などの軸受材料に代わる無給油潤滑軸受になっています。多成分複合アルミ黄銅は、潤滑や交換が難しい軸受やスリーブに広く使用されています[1]。多成分複合アルミ黄銅は亜鉛当量が高いため、相のほかに相が多く、微量の相が生成されるため、合金の製錬や鋳造が非常に困難です。
特に連続鋳造法を採用すると、インゴットの表面に割れや荒れが生じやすく、次の押出工程で摩擦が大きくなり、押出成形品が熱くなり、製品の品質に重大な影響を及ぼします。そのため、工業生産においては、複雑なアルミ黄銅の生産コストを削減し、性能に優れた良質の製品を生産する方法が大きな注目を集めています。
1. 材料
電解銅、純アルミニウム、電解マンガン、電解亜鉛、ブリキ、高純度マイクロ合金元素。すべての成分は油分、水分、不純物を含まないことが必要です。Mn と Fe の添加順序は、真鍮への溶解特性によって決まります。
2. 装備
溶解には電力周波数コア付き誘導炉が使用されます。この炉は材料自体が渦電流を発生させて加熱するため、溶解速度が速く、作業環境温度が低く、銅液温度が均一で、電磁攪拌力が強いという特徴があり、材料の組成を均一にし、材料の化学組成を制御しやすくなります。
3. 製錬
コストを節約し、生産効率を向上させるために、製錬が困難な元素を直接添加して製錬します。
製錬工程は以下のとおりです。炉に電気銅を入れ、溶解開始時に乾燥被覆剤を加え、溶解完了後に脱酸剤を加え、各被覆完了後に1300度まで加熱し、Mnを加え、Mnが溶解した後にFeを加えます。Feが溶解した後、残りの銅を加えて冷却処理し、次に亜鉛とアルミニウムを加えて溶解し、加熱してスズと希土類元素を加えて撹拌し、温度が上昇したら炉から取り出して半連続鋳造します。
1. マンガンと鉄元素
マンガンと鉄の融点は非常に高いため、融点温度に達するのが難しく、添加後は拡散によってのみ銅に溶解します。マンガンは銅に対する溶解度が高く、高温で銅に溶解しやすいです。銅に対する鉄の固溶度は非常に小さいですが、Cu-Mn合金に対する固溶度は比較的大きく、簡単に添加できます。そのため、このプロセスでは、高温で最初にMnを添加し、次に鉄を添加してMnとFe元素を添加する方法を採用しており、合金の組成を保証するだけでなく、中間合金を作るプロセスを回避し、生産コストを削減し、生産効率を向上させます。Mnは銅に大量に溶解することができ、固溶強化の役割を果たしており、黄銅の「脱亜鉛化」を効果的に防ぎ、黄銅の耐食性を向上させることができます。Feは室温での固溶度が低く、Feに富む相が析出します。 Fe を多く含む相は、材料の潤滑性、マトリックスの強度、および合金の耐摩耗性を向上させます。
2. 亜鉛とアルミニウム元素
亜鉛とアルミニウムは融点が非常に低く、酸化しやすいです。合金溶融物の温度が高い場合、アルミニウムと亜鉛を追加すると、簡単に酸化され、燃焼します。このため、MnとFeが溶解した後、冷たい材料（Cuまたは廃棄物）を追加して冷却し、次にアルミニウムと亜鉛を追加する方法を採用しています。 AlとZnはCuに対する固溶度が大きいため、銅に溶解しやすく、合金の化学組成を確保します。 アルミニウムの亜鉛当量係数は非常に高い（n=6）。 少量のアルミニウムは、二相黄銅の相を増やすことができます。 複雑なアルミニウム黄銅では、脆い相さえ生成され、合金の強度と硬度が増加しますが、可塑性と靭性が大幅に低下します。
3. マイクロアロイ元素
微量合金元素は最終工程で添加され、火炎溶射炉で加熱されます。スズを添加すると、材料のマトリックスが強化され、SnO2保護膜が生成されて耐食性が向上し、「脱亜鉛」の発生を防ぐことができます。ただし、スズを過剰に添加すると、材料の脆い化合物が増加し、材料の性能に影響を与えます。希土類元素を添加すると、粒子が微細化され、マトリックスが強化され、材料の冷間および熱間加工特性が向上します。
