อลูมิเนียมทองเหลือง

อลูมิเนียมทองเหลือง

ทองเหลืองอลูมิเนียมสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ประเภทแรกคือการเติมอลูมิเนียมปริมาณเล็กน้อยลงในทองเหลืองหล่อเพื่อขจัดสิ่งเจือปนและเพิ่มความลื่นไหล สำหรับการหล่อชิ้นงานที่ซับซ้อน อลูมิเนียมส่วนเกินในโลหะผสมจะไม่เกิน 0.5% อีกประเภทหนึ่งคือการเติมอลูมิเนียมลงในทองเหลืองหลอมเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน มักใช้เป็นคอนเดนเซอร์ ช่วงส่วนผสมทั่วไปคือ Al1~6%, Zn24~42%, Cu55~71%
ทองเหลืองอลูมิเนียมมีเกรดและประเภทไม่มากนัก โดยมาตรฐานแห่งชาติมีทองเหลืองอลูมิเนียมอยู่ 6 เกรด โดยส่วนใหญ่แล้วทองเหลืองอลูมิเนียมจะใช้เพื่อเพิ่มแมงกานีส เหล็ก และธาตุอื่นๆ เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ทนทานต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติอื่นๆ ที่ครอบคลุมของโลหะผสม ทองเหลืองอลูมิเนียมที่พบเห็นได้ทั่วไป ได้แก่ HAl77-2, HAl66-6-3-2, HAl64-3-1 และทองเหลืองอลูมิเนียมอื่นๆ ได้แก่ HAl60-10-1, HAl59-3-2 เป็นต้น
ทองเหลืองมีประสิทธิภาพดีเยี่ยมและใช้งานได้หลากหลาย และได้รับความนิยมอย่างมาก โดยทองเหลืองอลูมิเนียมเชิงซ้อนที่มีส่วนประกอบหลายส่วนถูกนำมาทำเป็นตลับลูกปืนหล่อลื่นแบบไม่มีน้ำมัน เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดี โดยมาแทนที่บรอนซ์ดีบุกแบบเดิม ทองเหลืองตะกั่ว แอนติโมนีตะกั่ว ดีบุกทองแดง และวัสดุตลับลูกปืนอื่นๆ ทองเหลืองอลูมิเนียมเชิงซ้อนที่มีส่วนประกอบหลายส่วนถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในตลับลูกปืนและปลอกที่หล่อลื่นและเปลี่ยนยาก [1] เนื่องจากทองเหลืองอลูมิเนียมเชิงซ้อนที่มีส่วนประกอบหลายส่วนมีค่าสังกะสีสูง นอกจากเฟสแล้ว ยังมีเฟสจำนวนมากและเฟสจำนวนเล็กน้อยเกิดขึ้น ทำให้การหลอมและหล่อโลหะผสมค่อนข้างยาก
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้การหล่อแบบต่อเนื่อง จะทำให้พื้นผิวของแท่งโลหะแตกร้าวหรือขรุขระได้ง่ายมาก ซึ่งจะทำให้เกิดแรงเสียดทานมากขึ้นในกระบวนการอัดรีดครั้งต่อไป และทำให้การอัดรีดร้อนขึ้น ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์อย่างรุนแรง ดังนั้น ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม การลดต้นทุนการผลิตทองเหลืองอลูมิเนียมที่ซับซ้อนและผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพพร้อมประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมจึงได้รับความสนใจอย่างมาก
1. ส่วนผสม
ทองแดงอิเล็กโทรไลต์ อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ แมงกานีสอิเล็กโทรไลต์ สังกะสีอิเล็กโทรไลต์ แผ่นดีบุก และธาตุโลหะผสมไมโครที่มีความบริสุทธิ์สูง ส่วนผสมทั้งหมดต้องไม่มีน้ำมัน น้ำ และสิ่งเจือปน ลำดับการเติมแมงกานีสและเหล็กจะกำหนดโดยลักษณะการละลายในทองเหลือง
2. อุปกรณ์
เตาหลอมเหนี่ยวนำแกนความถี่ไฟฟ้าใช้สำหรับการหลอม เนื่องจากเตาหลอมนี้ใช้ตัววัสดุเองเพื่อสร้างกระแสวนเพื่อให้ความร้อน จึงมีคุณสมบัติคือความเร็วในการหลอมละลายที่รวดเร็ว อุณหภูมิสภาพแวดล้อมการทำงานต่ำ อุณหภูมิของเหลวทองแดงสม่ำเสมอ และแรงกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้สามารถทำให้องค์ประกอบของวัสดุสม่ำเสมอและควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุได้ง่าย
3. การถลุง
เพื่อประหยัดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต จึงเติมธาตุนี้ลงในการหลอมโดยตรง ซึ่งเป็นการหลอมได้ยาก
ขั้นตอนการถลุงมีดังนี้: เติมทองแดงอิเล็กโทรไลต์ลงในเตา เติมสารเคลือบแห้งเมื่อเริ่มหลอม เติมสารดีออกซิไดเซอร์หลังจากการหลอมทั้งหมด และหลังจากการหลอมจนเต็มแต่ละครั้ง ให้ความร้อนสูงถึง 1,300 องศา เติม Mn และเติม Fe หลังจาก Mn หลอมเสร็จแล้ว หลังจากที่ Fe หลอมเสร็จแล้ว ให้เติมทองแดงที่เหลือเพื่อการระบายความร้อน จากนั้นเติมสังกะสีและอลูมิเนียมเพื่อหลอม ให้ความร้อนและเติมดีบุกและแร่ธาตุหายากเพื่อคน แล้วนำออกจากเตาเพื่อการหล่อแบบกึ่งต่อเนื่องเมื่ออุณหภูมิถูกพ่น
1. ธาตุแมงกานีสและเหล็ก
เนื่องจากจุดหลอมเหลวของแมงกานีสและเหล็กมีค่าสูงมาก จึงยากที่จะไปถึงอุณหภูมิจุดหลอมเหลวของแมงกานีสและเหล็กได้ หลังจากเติมแมงกานีสแล้ว แมงกานีสจะละลายในทองแดงได้โดยการแพร่เท่านั้น แมงกานีสมีความสามารถในการละลายสูงในทองแดงและสามารถละลายในทองแดงได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง แม้ว่าความสามารถในการละลายของแข็งของเหล็กในทองแดงจะมีค่าต่ำมาก แต่ความสามารถในการละลายของแข็งในโลหะผสม Cu-Mn นั้นค่อนข้างสูงและเติมได้ง่าย ดังนั้น กระบวนการนี้จึงใช้กรรมวิธีเติมธาตุ Mn และ Fe โดยเติม Mn ก่อนในอุณหภูมิสูงแล้วจึงเติมเหล็ก ซึ่งไม่เพียงแต่รับประกันองค์ประกอบของโลหะผสมเท่านั้น แต่ยังหลีกเลี่ยงกระบวนการผลิตโลหะผสมขั้นกลางอีกด้วย จึงลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต แมงกานีสสามารถหลอมเป็นทองแดงได้ในปริมาณมาก มีบทบาทในการเสริมความแข็งแรงให้กับสารละลายของแข็ง และสามารถป้องกันไม่ให้ทองเหลือง "เกิดการสังกะสี" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง Fe มีความสามารถในการละลายของแข็งต่ำที่อุณหภูมิห้อง และเกิดการตกตะกอนของเฟสที่มีธาตุ Fe สูง เฟสที่อุดมด้วย Fe ช่วยปรับปรุงความลื่นไหลของวัสดุ ความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ และความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสม
2. ธาตุสังกะสีและอลูมิเนียม
สังกะสีและอลูมิเนียมมีจุดหลอมเหลวต่ำมากและเกิดออกซิเดชันได้ง่าย เมื่ออุณหภูมิของโลหะผสมหลอมเหลวสูง การเติมอลูมิเนียมและสังกะสีลงไปจะเกิดออกซิเดชันและเผาไหม้ได้ง่าย ด้วยเหตุนี้ เราจึงใช้กรรมวิธีเติมวัสดุเย็น (Cu หรือวัสดุเหลือใช้) ลงไปเพื่อให้เย็นลงหลังจากละลาย Mn และ Fe แล้วจึงเติมอลูมิเนียมและสังกะสีลงไป เนื่องจาก Al และ Zn ละลายของแข็งได้มากใน Cu จึงละลายในทองแดงได้ง่าย ทำให้แน่ใจได้ว่าองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมนั้นคงที่ ค่าสัมประสิทธิ์เทียบเท่าสังกะสีของอลูมิเนียมค่อนข้างสูง (n=6) อลูมิเนียมจำนวนเล็กน้อยสามารถเพิ่มเฟสของทองเหลืองดูเพล็กซ์ได้ ในทองเหลืองอลูมิเนียมที่ซับซ้อน จะเกิดเฟสเปราะบางเท่ากัน ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของโลหะผสม ในขณะที่ลดความเป็นพลาสติกและความเหนียวลงอย่างมาก
3. องค์ประกอบไมโครอัลลอยด์
ในขั้นตอนสุดท้าย จะมีการเติมธาตุไมโครอัลลอยด์ลงไป แล้วให้ความร้อนกับเตาเผาแบบพ่นเปลวไฟ การเติมดีบุกสามารถเสริมความแข็งแรงให้กับเมทริกซ์ของวัสดุ สร้างฟิล์มป้องกัน SnO2 เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อน และป้องกันไม่ให้เกิด "การขจัดสังกะสี" อย่างไรก็ตาม การเติมดีบุกมากเกินไปจะเพิ่มสารประกอบเปราะบางของวัสดุ และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของวัสดุ การเติมธาตุหายากสามารถทำให้เมล็ดละเอียดขึ้น เสริมความแข็งแรงให้กับเมทริกซ์ และปรับปรุงคุณสมบัติในการแปรรูปวัสดุในอุณหภูมิเย็นและร้อน