铜-锌-硅合金、其用途和其制备制造技术

本发明专利技术涉及Ｃｕ－Ｚｎ－Ｓｉ合金，其包含（以重量％计）：７０－８０％铜，１－５％硅，０．０００１－０．５％硼，最多至０．２％磷和／或最多至０．２％砷，余量的锌连同不可避免的杂质；以及这种合金的用途和制备，所述合金突出表现在改进的抗氧化性和均匀的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铜-锌-硅合金以及这种铜-锌-硅合金的用途和制备。
技术介绍
对铜-锌-硅合金的紧要的要求是它们抗脱锌并且是可机械加工的。迄今，已经通过添加铅实现了此类黄铜合金的良好的机械加工性能，例如在EP 1 045 041 A1中所描述。然而，近来，也已开发出具有良好的机械加工性能的无铅的黄铜合金，例如在EP 1 038 981 A1和DE103 08 778 B3中所描述。无铅和含铅的Cu-Zn-Si合金都在300℃和800℃之间的温度下倾向于氧化并形成氧化皮层。这种氧化皮层只是松松地与金属粘附且可以容易地剥离，并分布在整个生产设备中，这导致的结果是，这些被干扰性地污染。清洗该生产设备非常昂贵和费力，由此生产成本高。目前已知的Cu-Zn-Si合金的另一个缺点是该材料的机械性能沿长的工件方向发生变化，原因在于该材料不均匀。
技术实现思路
考虑到这些事实，本专利技术因此基于的技术问题是提供在其均匀性方面获得改进且此外较低倾向于形成氧化皮的铜-锌-硅合金，并提供此类黄铜合金的用途和制备。涉及合金的第一个任务根据本专利技术通过铜-锌-硅合金而解决，该铜-锌-硅合金包含(按重量％计)70-80％铜，1-5％硅，0.0001-0.5％硼，0-0.2％磷和/或砷，和余量的锌连同不可避免的杂质。铜含量在70％和80％之间，因为小于70％或大于80％的铜含量将对合金的机械加工性能具有不利影响。如果偏离所指出的1％-5％的硅浓度范围，也是相同的情况。在合金中硼浓度在0.0001-0.5％之间。令人惊奇的是，现已发现，通过添加对应于所要求保护的浓度范围的硼一方面实现氧化皮层的形成少，同时显著地提高剩余的氧化皮对材料的粘附。另一方面，还令人惊奇的是，添加硼导致改进了组织结构的均匀性并因此避免机械性能的波动。磷和砷可以各自以最多至0.2％的浓度含量存在于合金中，并且可以相互替代。磷和砷对初始铸造组织结构的形成和腐蚀性能具有有利的影响，这里此外还提高熔体的流动能力，降低对应力开裂腐蚀的敏感性。合金中剩余的主要部分是锌。除了以上列出的避免容易分离的增加生产成本的氧化皮层和改进机械性能，以及还提供良好的机械加工性能和良好成型性能连同高的抗腐蚀性的优点之外，在本专利技术中还尤其明显的是抗脱锌性和抗应力开裂腐蚀性。根据ISO 6509进行的脱锌试验获得仅最多至26μm的脱锌深度。涉及这种铜-锌-硅合金的用途的第二个任务通过用于电工技术构件，卫生工程构件，用于输送或贮存液体或气体的容器，受扭转载荷的构件，可再循环构件，模锻部件，半成品，带材，片材，异型材，板材，或用作塑性合金、轧制合金或铸造合金的用途而解决。该Cu-Zn-Si合金可在电工技术中用于触点、销钉或紧固元件，例如用作静止触点或固定触点，它们还包括夹紧和插接连接或插头触点。该合金对于液态和气态介质具有高的抗腐蚀性。此外，它极其抗脱锌和应力开裂腐蚀。因此，该合金尤其适合用于输送或贮存液体或气体的容器，尤其是在制冷技术中的容器，或卫生工程中的管道、上水道配件、龙头延长部件、管道连接器和阀。低的腐蚀速率也确保，金属漏损，即由于液态或气态介质的作用排出合金成分的性能，自身是低的。在这一方面，该材料适于要求低的有害物质排放以保护环境的应用领域。因此，根据本专利技术的合金可用于可再循环构件的领域。对应力开裂腐蚀的不敏感性推荐该合金用于螺旋或夹紧连接，在这样的连接中，由于技术决定地存储了高的弹性能量。因此，尤其合适的是该合金用于所有经受拉伸和/或扭转载荷的构件，尤其是螺栓和螺母。在冷变形之后，该材料获得高的屈服点(Dehngrenze)值。因此，在不允许塑性变形的螺旋连接中可以实现更大的拧紧扭矩。该Cu-Zn-Si合金的屈服点比例(Streckgrenzenverhltnis)比在易切削黄铜的情况下低。因此，仅一次拧紧的且在该过程中有意地过度拧紧的螺旋连接获得特别高的紧固力。该Cu-Zn-Si合金的可能的用途是用于管形和带形起始材料。该合金还非常适用于可以被铣削或冲压的带材、片材和板材，尤其适用于钥匙、雕刻花纹、装饰性目的或冲压格网(Stanzgitter)应用。涉及这种铜-锌-硅合金的制备的第三个任务如下解决常规连续铸造和在600℃和760℃之间进行热轧，随后变形，尤其是冷轧，优选外加进一步的退火和变形步骤。涉及这样的铜-锌-硅合金的制备的任务也如下解决进行常规连续铸造和在最高至760℃，优选在650℃和680℃之间挤压，并在空气中冷却。在Cu-Zn-Si合金的一个有利改进中，该合金包含75-77％铜，2.8-4％硅和0.001-0.1％硼，以及0.03-0.1％磷和/或砷，除了作为剩余元素的锌和不可避免的杂质。在一个优选的备选方案中，铜-锌-硅合金包含(以重量％计)至少一种选自如下的元素0.01-2.5％铅，0.01-2％锡，0.01-0.3％铁，0.01-0.3％钴，0.01-0.3％镍和0.01-0.3％锰。铅的添加可对机械加工性能具有有利的影响。在这种情况下，该合金有利地包含(以重量％计)至少一种选自如下的元素0.01-0.1％铅，0.01-0.2％锡，0.01-0.1％铁，0.01-0.1％钴，0.01-0.1％镍和0.01-0.1％锰。在一个优选的改进中，Cu-Zn-Si合金此外还包含(以重量％计)至少一种选自如下的元素最多至0.5％的银，最多至0.5％的铝，最多至0.5％的镁，最多至0.5％的锑，最多至0.5％的钛以及最多至0.5％的锆，并且优选选自0.01-0.1％银，0.01-0.1％铝，0.01-0.1％镁，0.01-0.1％锑，0.01-0.1％钛和0.01-0.1％锆。在一个有利的备选方案中，Cu-Zn-Si合金此外还包含(以重量％计)至少一种选自如下的元素最多至0.3％的镉，最多至0.3％的铬，最多至0.3％的硒，最多至0.3％的碲和最多至0.3％的铋，优选选自0.01-0.3％镉，0.01-0.3％铬，0.01-0.3％硒，0.01-0.3％碲和0.01-0.3％铋。具体实施例方式将参考附图和以下描述更详细地说明一个实施例。在该附图中附图说明图1示出了在没有添加硼的CuZn21Si3P合金(a)，含有0.0004％硼的CuZn21Si3P合金(b)，以及含有0.009％硼的CuZn21Si3P合金(c)上在600℃下退火2小时之后氧化皮层的形成，和图2示出了没有添加硼的CuZn21Si3P合金(a)，含有0.0004％硼的CuZn21Si3P合金(b)，以及含有0.009％硼的CuZn21Si3P合金(c)的铸造组织结构的形成。该实施例所基于的CuZn21Si3P合金具有组分的浓度变化，其中铜为75.8-76.1％，硅为3.2-3.4％，磷为0.07-0.1％，连同作为其余组分的锌和不可避免的杂质。该合金实例具有0％、0.004％和0.009％的不同的硼含量。该合金如下制备连续铸造，接着在低于760℃的温度，优选在650℃和680℃之间的温度下挤压，并快速冷却。所有合金具有优异的抗脱锌性。根据ISO 6509的脱锌试验揭示仅小于26μm的脱锌深度。如果将CuZn21Si3P合金，例如在热变形期间，暴露于300-800℃的温度下，则形成氧化皮，该氧化皮容易剥离并污本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｃｕ－Ｚｎ－Ｓｉ合金，其包含以重量％计７０－８０％铜，１－５％硅，０．０００１－０．５％硼，以及０－０．２％磷和／或砷，以及余量的锌连同不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H施特罗布尔，K施瓦姆，H迈尔，N加格，U雷克塞尔，K马斯塔勒，
申请(专利权)人：迪尔金属合作两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]