无铅无铋无硅黄铜的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种无铅无铋无硅黄铜合金材料，包括：占黄铜合金总重量60-65wt％的铜，0.01-0.15wt％的锑及0.1-0.5wt％的镁，及一种以上选自占黄铜合金总重量0.1-0.7wt％的铝、0.05-0.5wt％的锡、0.05-0.3wt％的磷、0.05-0.5wt％的锰和0.001-0.01wt％的硼的元素，剩余部分为锌。本发明的黄铜合金材料无需采用铅，不会造成铅污染。也不采用铋和硅，由此能够使得本发明的黄铜合金材料具有更佳的切削性能。
【专利说明】无铅无铋无硅黄铜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环保黄铜合金，特别是有关于一种易切削抗脱锌的黄铜合金材料。
【背景技术】
[0002]一般作为加工用的黄铜，会添加锌金属的比例为38-42%。为了让黄铜更好加工，黄铜里面通常有2-3%的铅以增加强度与加工性。含铅黄铜具有优良成形性(容易制作各种形状产品)、切削性和耐磨耗性被广泛应用于各种形状的机械加工零件，在铜行业中占有较大的比例，是世界上公认的重要基础材料。但是，含铅黄铜在生产或使用过程中，容易发生铅以固态或气态的形式溶出，医学研究指出，铅对人体造血和神经系统特别是儿童的肾脏及其他器官的损害较大。世界各国均很重视铅造成的污染和引起的危害，美国国家卫生基金会(National Sanitation Foundation, NSF)将铅兀素容许量定为0.25%以下，欧盟的危害性物质限制指令(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)等都相继规定，限制和禁止含高铅黄铜的使用。
[0003]另外，当黄铜中的锌含量超过20wt%时，易发生脱锌(dezincification)之腐蚀现象，特别是当该黄铜接触高氯离子的环境，例如海水环境时，会加速脱锌腐蚀现象的发生。由于脱锌作用会严重破坏黄铜合金之结构，使黄铜制品的表层强度降低，甚或导致黄铜管穿孔，大幅缩短黄铜制品的使用寿命，并造成应用上的问题。
[0004]因此，便有需要提供一种可替代含高铅黄铜，并可达到抗脱锌腐蚀，但仍须兼顾铸造性能、锻造性、切削性、耐腐蚀性与机械性质的合金配方，以解决前述的问题。
【发明内容】
[0005]由现有技术可知，硅在合金金相组织中会以Y相形式出现(有时为K相)，此时硅可以在一定程度上取代铅在合金中的作用，提高合金的切削性。合金的切削性随着硅的含量增加而提高，但硅的熔点高，比重低，且易氧化，因此合金熔融过程中将硅单体加入炉内后，硅浮于合金表面，当合金熔融时硅会被氧化成氧化硅或其他氧化物，不易制得含硅的铜合金，而如果以Cu-Si合金的方式添加娃,经济成本较高。
[0006]而添加铋取代铅可成为合金组织中切削断点，来增加切削性，但是铋含量过高则锻造时容易产生热裂，不利于生产。
[0007]故本发明目的在于提供一种抗拉强度、延伸率、抗脱锌性佳和切削性等性能优异的黄铜合金，适合作为需要高强度、耐磨损性的切削加工品，以及锻造品和铸造制品等的构成材料使用。可安全地取代含有大量铅的合金铜，且完全符合人类社会发展对含铅产品限制的诉求。
[0008]为了达成上述目的而提案以下无铅无铋无硅黄铜合金。
[0009]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物I)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜、0.01-0.15wt%的锑及0.1-0.5wt%的镁，剩余部分为锌。[0010]本发明物I在去除铅、硅和铋的情况下，控制铜的含量在60-65wt%，添加少量的锑和镁，使之与铜形成金属间的化合物，以增加合金的切削性，同时也助于合金的抗脱锌性。换言之，发明物I中添加锑和镁形成Y相改善了其切削性。该合金的金相组织主要包括α相，β相，y相，及分布在晶界或晶粒内软而脆的金属间化合物，其中铜和锌构成黄铜合金的主要成分，添加了锑和镁除了改善合金的切削性外，同时也助于抗脱锌性。
[0011]当锑的含量低于0.01wt%，镁的含量低于0.lwt%时，形成的合金无法达到工业生产中所需要的基本切削性。且合金的切削性会随着锑和镁的含量的增加而增加，但是当合金中锑含量为0.15wt%，镁含量为0.5wt%的时候，合金的切削性的改善效果达到饱和。
[0012]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物2)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt %的铜，0.01-0.15wt %的锑、0.1-0.5wt %的镁，及占黄铜合金总重量0.05-0.3wt%的磷和/或0.05-0.5wt%.，剩余部分为锌。
[0013]相比较，发明物2在发明物I的基础上进一步加入占黄铜合金总重量0.05-0.3wt%的磷和/或0.05-0.5wt%的锰。磷虽然无法形成Y相，但磷具有使锑、镁形成Y相分布良好的功能，由此提高合金的切削性。同时添加磷后Y相将使主要的α相的结晶粒分散，提高了合金的铸造性能、耐腐蚀性。当铜、锑和镁的含量分别为60-65wt%，0.01-0.15wt%及0.1-0.5wt%时，磷的含量低于0.05wt%时，无法发挥其作用，但当磷的含量高于0.3wt%时，反而会使合金的铸造性能和耐腐蚀性降低。而添加锰则有助于增强合金的抗脱锌性及铸造流动性，当锰的含量低于0.05wt%则无法有效的发挥其作用，且其含量为0.5wt%时作用的发挥达到饱和值。
[0014]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物3)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜，0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt %的镁，及占黄铜合金总重量 0.05-0.5wt % 的锰、0.1-0.7wt % 的铝、0.05-0.5wt % 的锡、0.05-0.3wt % 的磷和 / 或0.001-0.0Iwt %的硼，剩余部分为锌。
[0015]发明物3在发明物I的基础上进一步加了占黄铜合金总重量0.05-0.5wt%的锰、0.1-0.7wt% 的铝、0.05-0.5wt% 的锡、0.05-0.3wt% 的磷和 / 或 0.001-0.0 Iwt % 的硼。
[0016]添加锡于合金中同样是为了形成Y相，提高合金的切削性，且锡的加入明显地提高了合金的强度，并使其塑性得到改善，抗腐蚀性增强。但是考虑到添加锡会使得成本较高，故在添加锡的同时添加铝，除了改善合金的切削性外，也能够提高合金强度、耐磨损性、铸造流动性及耐高温氧化性，为了较好地发挥上述作用，锡和铝的含量分别为0.05-0.5被％和0.1-0.7wt%。同时在合金中加入微量硼来提高合金的耐蚀性能，且加入硼后能更好的抑制合金脱锌，增强其机械强度，同时能改变铜合金表面氧化亚铜膜的缺陷结构，使氧化亚铜膜更均匀，致密，抗污性能好。硼的含量低于0.001wt%时不能发挥上述作用，而高于0.01wt %时上述性能也无法进一步提高，故硼的较佳的含量为
0.001-0.01wt%。磷和锰的含量区间与发明物2—致，其理由与发明物2的理由相同。其中锑、镁、铝、锡、磷、锰和/或硼的添加与否是根据不同的产品对于切削性要求的高低不同来选择。
[0017]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物4)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜，0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt %的镁，及占黄铜合金总重量 0.05-0.5wt % 的锰、0.1-0.7wt % 的铝、0.05-0.5wt % 的锡、0.05-0.3wt % 的磷和 / 或0.001-0.01wt%的硼，剩余部分为锌，其中锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不超过该黄铜合金总重量的2wt%。
[0018]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物5)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜，0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt %的镁，及占黄铜合金总重量 0.05-0.5wt % 的锰、0.1-0.7wt % 的铝、0.05-0.5wt % 的锡、0.05-0.3wt % 的磷和 / 或0.001-0.01wt%的硼，剩余部分为锌，其中锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量占该黄铜合金总重量的0.2-2wt%。
[0019]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物6)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜，0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt %的镁，及占黄铜合金总重量 0.05-0.5wt % 的锰、0.1-0.7wt % 的铝、0.05-0.5wt % 的锡、0.05-0.3wt % 的磷和 / 或0.001-0.01wt%的硼，剩余部分为锌及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质包括:占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或0.25wt%以下的铁。
[0020]发明物6在发明物3的基础上包括了一些不可避免的杂质，即机械杂质镍、铬和/或铁。
[0021]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物7)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt %的铜、0.05-0.5wt %的锡，和两种以上选自占黄铜合金总重量0.1-0.7wt%的铝、0.05-0.3wt%的磷和0.05-0.5wt%的锰元素，及剩余部分为锌。
[0022]在没有锑和镁的情况下，添加占合金总重量0.05-0.5wt%锡，同样能够满足工业生产对切削性的需要，其含量所取区间与发明物3—致，理由也与发明物3所阐述的理由相同；其中铝、磷、锰 的添加与否是根据不同的产品对于切削性要求的高低来选择，其含量所取区间与发明物3—致，理由也与发明物3所阐述的理由相同。
[0023]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物8)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜、0.05-0.5wt%的锡，两种以上选自占黄铜合金总重量0.1-0.7wt%的铝、0.05-0.3wt%的磷和0.05-0.5?丨％的锰元素，及占黄铜合金总重量0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt%的镁和/或0.001-0.0Iwt %的硼，剩余部分为锌。
[0024]其中铺、镁、招、锡、磷、猛和/或硼的添加与否是根据不同的产品对于切削性要求的高低来选择，其含量所取区间与发明物3 —致，理由也与发明物3所阐述的理由相同。
[0025]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物9)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt%的铜、0.05-0.5wt%的锡，两种以上选自占黄铜合金总重量0.1-0.7wt%的铝、0.05-0.3wt%的磷和0.05-0.5?丨％的锰元素，及占黄铜合金总重量0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt%的镁和/或0.001-0.01wt %的硼，剩余部分为锌及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质包括:占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或0.25wt%以下的铁。
[0026]发明物9在发明物8的基础上包括了一些不可避免的杂质，即机械杂质镍、铬和/或铁。
[0027]—种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物10)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt %的铜，0.01-0.15wt %的锑及0.1-0.5wt %的镁、及一种以上选自占黄铜合金总重量 0.1-0.7wt% 的铝、0.05-0.5wt% 的锡、0.05-0.3wt% 的磷、0.05-0.5wt% 的锰和0.001-0.0Iwt %的硼的元素，剩余部分为锌。[0028]其中铝、锡、磷、锰和/或硼的添加与否及其含量是根据不同的产品对于切削性要求的高低来选择，其含量所取区间与发明物3 —致，理由也与发明物3所阐述的理由相同。
[0029]一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金(以下简称发明物11)，包括:占黄铜合金总重量60-65wt %的铜，0.01-0.15wt %的锑及0.1-0.5wt %的镁、及一种以上选自占黄铜合金总重量 0.1-0.7wt% 的铝、0.05-0.5wt% 的锡、0.05-0.3wt% 的磷、0.05-0.5wt% 的锰和0.001-0.01wt%的硼的元素，剩余部分为锌及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质包括:占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或0.25wt%以下的铁。
[0030]发明物11在发明物10的基础上包括了一些不可避免的杂质，即机械杂质镍、铬和/或铁。
[0031]本发明进一步提供一种黄铜合金的制造方法，以发明物3中的一种方案为例，包括下列步骤:
[0032]I)提供铜和锰并升温至1000-1050°C，使该铜及该锰形成一铜锰合金熔液；
[0033]2)降低该铜锰合金熔液的温度至950_1000°C ； [0034]3)覆盖一玻璃造渣剂于该铜锰合金熔液的表面；
[0035]4)添加锌至该铜锰合金熔液内，而形成一铜锰锌熔液；
[0036]5)对该铜锰锌熔液进行除渣，添加锑、铝、锡、镁至黄铜合金材料熔液内，而形成一金属熔液；
[0037]6)升高该金属熔液的温度至1000_1050°C,并添加硼铜合金、磷铜合金、而形成一无铅无秘无娃黄铜合金熔液；
[0038]7)该黄铜合金熔液出炉铸造而形成该黄铜合金材料。
[0039]优选的是，上述制造方法中，提供铜锰合金作为铜、锰元素的来源。
[0040]优选的是，上述制造方法中，所用的熔解炉为高周波熔解炉，且所述高周波熔解炉内以石墨樹祸为炉衬。
[0041]高周波熔解炉具有熔解速率快、升温快、洁净无污染及熔解过程自行搅拌(即受磁力线影响)等特性。
[0042]本发明中所述的无铅无铋无硅黄铜合金，经由各种不同物质依一定比例添加后，再经高周波熔解炉而制造出与已知含铅黄铜相当的机械加工性能，以及良好的抗拉强度、延伸率、抗脱锌性佳，并且不含铅，适合作为取代已知含铅黄铜的合金材料而用于制造产品，例如水龙头或卫浴用品的零配件。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为发明物3中的一种方案的制造方法流程图。
【具体实施方式】
[0044]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将通过实施例的方式对本发明的技术进行描述。
[0045]本发明的范围不旨在限于所述示范性实施例。(相关领域以及获悉本公开内容的技术人员将联想到的)此处说明的本发明特征的变更和另外改动以及此处说明的本发明原理的其它应用被认为是在本发明范围之内。[0046]本发明数值描述中的以上、以下均表示包括本数。
[0047]本文中所指的抗脱锌腐蚀性能测试是以铸态的形式按照AS-2345-2006规范进行，以1000C.C去离子水加入12.Sg氯化铜，并将实测物放置其中，时间为24h，以测得脱锌深度。◎代表脱锌深度小于IOOym ;〇代表脱锌深度介于IOOym及200 μ m之间；以及乂代表脱锌深度大于200 μ m。
[0048]本文中所指的切削性能测试是以铸态的形式进行，采用相同的刀具，相同切削速度和相同进刀量，切削速度为25m/min (米/分钟)，进刀量为0.2mm/r (毫米/每刀刃数)，切削深度0.5mm,试棒直径为20mm，并以C36000合金材料为基准，经由量测切削阻力求得相对切削率。
[0049]相对切削率=C36000合金材料的切削阻力/试样切削阻力。
[0050]◎代表相对切削率大于85% ;〇代表相对切削率大于70%。
[0051]本文中所指的抗拉强度及延伸率的测试，均以铸态的形式在室温下进行拉伸测试。延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形AL与原标距长度L之比的百分数:δ =AL/LX100%。对比试样为同状态同规格的含铅黄黄铜，即C36000合金。
[0052]其中C36000合金材料成份配比实测如下，单位为重量百分比(wt% ):
[0053]
【权利要求】
1.一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括:占黄铜合金总重量.60-65wt%的铜、0.01-0.15wt%的锑及0.1-0.5wt%的镁，剩余部分为锌。
2.如权利要求1所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括:占黄铜合金总重量0.05-0.3wt%的磷和/或0.05-0.5wt%的锰。
3.如权利要求1所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括:占黄铜合金总重量 0.05-0.5wt% 的锰、0.1-0.7wt% 的铝、0.05-0.5wt% 的锡、0.05-0.3wt % ^磷和/或0.001-0.0 Iwt %的硼。
4.如权利要求3所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，其中，所述锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不超过该黄铜合金总重量的2wt%。
5.如权利要求4所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，其中，所述锰、铝、锡、磷和/或硼的总含量不少于该黄铜合金总重量的0.2wt%。
6.如权利要求3所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括不可避免的杂质，其中包括占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或.0.25wt%以下的铁。
7.一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括:占黄铜合金总重量.60-65wt%的铜、0.05-0.5wt%的锡，及两种以上选自占黄铜合金总重量0.1-0.7wt%的铝、.0.05-0.3wt%的磷和0.05-0.5wt%的锰的元素，剩余部分为锌。
8.如权利要求7所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括占黄铜合金总重量0.01-0.15wt%的锑、0.1-0.5wt%的镁和/或0.001-0.01wt%的硼。
9.如权利要求8所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括不可避免的杂质，其中包括占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或.0.25wt%以下的铁。
10.一种无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，包括:占黄铜合金总重量.60-65￥七％的铜，0.01-0.15wt%的锑及0.1-0.5wt %的镁，及一种以上选自占黄铜合金总重量 0.1-0.7wt % 的铝、0.05-0.5wt % 的锡、0.05-0.3wt % 的磷、0.05-0.5wt % 的锰和.0.001-0.0Iwt %的硼的元素，剩余部分为锌。
11.如权利要求10所述的无铅无铋无硅切削性佳的黄铜合金，其特征在于，还包括不可避免的杂质，其中包括占黄铜合金总重量0.25wt%以下的镍、0.15wt%以下的铬和/或.0.25wt%以下的铁。
【文档编号】C22C9/04GK103946402SQ201480000087
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】李家德 申请人:嘉兴艾迪西暖通科技有限公司, 浙江艾迪西流体控制股份有限公司