由含铅的铜基合金制成的低铅释放管件及制备该管件的方法技术

一种用于饮用水给水网的含铅黄铜部件（例如：由ＣｕＺｎ３９Ｐｂ３制成的管件，含３％的铅），以及镀铬部件，使其经受铅的选择性表面侵蚀以减少在操作中由于铅表面“涂污”所造成的释放铅，该铅表面“涂污”是机械作用或模压的结果；首先将所述部件与一种酸的水溶液相接触，该酸能够形成铅的可溶性盐，优选为一种非氧化性溶液，该接触操作仅是将所述部件在２０℃－５０℃温度下，于该溶液（如含０．１Ｍ氨基磺酸的溶液）中浸渍１０－５０分钟，而后将该部件在２０℃－２５℃温度下，于一种强碱的水溶液（如含０．１Ｍ ＮａＯＨ）中浸渍大约１０分钟，以使其钝化；应用该方法可获得由含铅的铜基合金制成的管件，该管件在根据ＵＳ ＮＳＦ ＳＴＤ６１方法进行１５天的测试后，每毫升该部件的内部体积可释放的铅的量为不超过０．０２５μｇ，该体积由测试中保持与水相接触的金属壁所限定。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由含铅的铜基合金制成的低铅释放管件，例如用于饮用水给水网的含铅的黄铜部件。本专利技术进一步涉及一种制备该管件的方法，即对其进行选择表面浸蚀以减少或完全消除不稳定表面铅层(几乎仅含铅和/或铅盐)，并且该不稳定表面铅层导致释放铅且有所谓的铅表而“涂污”。
技术介绍
人们公知导致形成金属铅(或其盐)表层的现象是由于机械作用和或模压含铅的黄铜件造成的热一机械应力作用下铅从合金基体中分离出来的结果。此种现象是尤其不希望产生的现象之一，因为在操作中形成的所述铅表层易于造成向环境中释放铅离子，这种重金属是公知的严重污染物且对人体有害。另一方面，管件如用于饮用水给水网和给水系统的栓和阀门的机械部件，在其制造过程中不得不经历许多机加工操作(车削、钻孔和攻丝等)。此外，一种含有有限量的铅(一般为高达3-5％重量)的Cu-Zn基合金易于进行机加工并可得到更有效更精确的表面加工。而且除了易于机加工(它促进了断屑)外，铅的存在还有助于该部件的成形工艺，无论该成形工艺是直接进行熔炼或是进行模压/压铸。长期以来，人们一直在研究释放铅的机理，并认为该机理是在氧化锌表层上形成了从合金基体中分离出来的铅盐(羟基碳酸盐)，该铅盐的分离是由于模压过程中的机械作用和剪切应力造成的合金表面应力，以及还由于铅与水蒸气和大气中的二氧化碳反应的结果。然而近来(1995年3月)才出版了由美国中央标准局(the major United StatesNormalization Agency，即N.S.F.)批准和颁发的检定测试方法，该方法用于评估为饮用水给水网设计的管件的铅的释放量。该测试方法被称为U.S.NSF STD61。已表明释放铅的现象大量存在于用于任何类型的饮用水给水系统的商用零部件中，即使在那些为了haestetical的原因而在所有可看到的表面上都进行了大面积表面涂覆如镀覆有铬和镍的零部件也存在该现象实际上该现象的发生依赖于那些当水龙头和栓等关闭时用来保持与水接触的有限表面，这些表面是看不到的内表面并且一般未被涂覆目难于适当涂覆。专利技术的公开本专利技术的目的是提供由铜基合金制成的低铅释放零部件，尤其是用于饮用水给水网的黄铜管件，同时该部件可经受机械作用和/或模压等常规加工操作，并且与公知的含铅合金相比不产生任何缺陷。因此，本专利技术涉及一种由铜基合金制成的并且在其生产过程中适于经受由机械作用、模压或压铸所实现加工操作的机械部件，尤其是一种由黄铜合金制成的并用于饮用水给水系统的管件，其特征在于，所述黄铜合金含有一预定量的铅作为合金成分；而且，在使用中该部件的用于暴露在任何释放到环境中的流体的每个表面上基本上没有铅和铅盐的表面富集。特别地，所述部件用于收集饮用水并且根据U.S.NSF STD61经过15天的测试后，由测试期间与饮用水相接触的金属表面所限定的每毫升该部件的内部体积可向合成饮用水中释放的铅的量为不超过0.025μg。根据另一方面，本专利技术还包括一种由含铅的铜基合金制成的且在其生产过程中经受由机械作用、模压或压铸所实现加工操作的机械部件，尤其是由黄铜制成的并用于饮用水给水网的管件，其特征在于，在XPS表面分析下，所述部件的每个在使用中用于与饮用水相接触的表面都具有原子表面组成，因此表面含铅量低于或等于根据合金的公称组成的含铅量。本专利技术还涉及一种制备由含铅的铜基合金制成的并用于给水系统的低铅释放金属部件的方法，特别是一种用于饮用水的含铅的黄铜管件，所述方法包括下述步骤-选择性浸蚀所述部件的表面，该表面在使用中用于暴露在水中，以除去几乎全部铅和铅盐，该铅和铅盐是由于对所述部件进行机加工和/或模压/压铸操作所形成的；以及 -钝化所述表面。特别地，该选择性浸蚀是将所述表面暴露于非氧化的酸性水溶液中进行的，其中的酸能形成可溶性铅盐。尤其是所述酸是选自氨基磺酸、氟硼酸、甲磺酸、氟硅酸、乙酸及其混合物。根据本专利技术的另一实施方案，该选择性浸蚀步骤是将所述表面暴露于一种有机酸与一种过氧化物相混合的氧化性酸水溶液的作用下进行的。优选所适用的有机酸为柠檬酸，过氧化物为过氧化氢。所述钝化步骤在所述选择性浸蚀步骤之后并且该步骤是将所述表面暴露于一种碱性水溶液中，优选为一种强碱的水溶液中进行的。在所述两个步骤之间还可提供一中间漂洗步骤。优选地，该碱性水溶液中含有一种选自NaOH、硅酸钠及其混合物的强碱；并且该钝化步骤是将溶液的pH值保持在10至13之间进行的。根据本专利技术所述暴露操作仅仅是将所述部件浸渍于所述处理液中进行的；而所述漂洗操作是将该部件浸渍于室温下的自来水中进行的。并且在该暴露于所述溶液作用下的过程中，使所述溶液经受超声搅拌，目的是用超声波撞击该部件的所述表面。然而，经过上述处理，其后的选择性浸蚀从合金中分离出来的该表面铅的操作，既不会影响合金组成也不会影响由于所述部件已经经受的机械加工(或由任何其它加工)所得到的表面处理。因此所述浸蚀操作导致从合金中分离出来的表面铅被移除，经过如此处理的部件在操作过程中不再释放铅。而且易于从浸蚀剂中回收该被移除的铅，例如用电解法，特别是当存在酸性水溶液时。因此，上述方法可保证环境的高度安全。另外，此后的钝化步骤有助于在上述部件暴露的表面上形成一种腐蚀性化学物质的不溶性层，该不溶性层可使处理过的部件在操作过程中即使在有侵蚀性流体如“软水”(低含量溶解盐的饮用水，特别是含钙低的水)存在的条件下也不发生任何可能的腐蚀过程，并且可防止在选择性浸蚀步骤中未能除去的可能溶解的铅(一般在金属基体内部存在开孔，这些开孔被认为由钝化步骤产生的不溶性层所封闭)。在根据本专利技术的水溶液中，能够形成可溶性铅盐的非氧化性酸的容量摩尔浓度的范围为0.01-5M，而且在任何情况下该值应限制在所选择的酸的溶解度范围内，而所述溶液的pH值在1-3范围内。在根据本专利技术的浸渍过程中，将该非氧化性酸浸蚀溶液保持在20℃-50℃范围内，并且浸渍5-50分钟。根据优选的实施方案，对用本专利技术方法处理的机械部件进行除油、漂洗，而后在35℃-45℃温度下、在含有0.1M氨基磺酸的第一水溶液中浸渍一段时间，该时间为不超过25分钟，而后经过进一步漂洗，在20℃-25℃温度下、在含有0.1M氢氧化钠的第二水溶液中浸渍一段时间，该时间为不超过15分钟，并最后进行第三次漂洗且干燥。漂洗在室温(13℃-20℃)下进行，应用普通的自来水。最后，该酸性水溶液优选的组成是1∶1比例的0.1M氨基磺酸和0.1M氟硼酸，优选为加入一种腐蚀缓蚀剂。因此，根据本专利技术的最后一种方式提供了一种用于对由含铅的铜基合金制成的机械部件进行选择性铅浸蚀的水溶液，该选择性浸蚀是针对富集铅和铅盐的所述部件的每个表面进行的，这些表面经受过由机械作用、模压或压铸所实现的加工操作，所述处理液的特征在于具有下述成分-0.1M氨基磺酸；-0.1M氟硼酸；-0.1-5％(重量)的1H-苯并三唑。本专利技术还包括一种用于对由含铅的铜基合金制成的机械部件的表面进行钝化的处理水溶液，所述溶液的特征在于含有0.1M NaOH和1-5％(重量)的偏亚磷酸钠。该溶液还含有硅酸钠和/或一种表面湿润剂如polyetoxyalchool。图面说明以下将参照下列实施例和附图对本专利技术进行进一步的描述-附图说明图1和2所示为直径为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由铜基合金制成的并且在其生产步骤中适于经受由机械作用、模压或压铸所实现加工操作的机械部件，尤其是一种由黄铜合金制成的并用于饮用水给水系统的管件，其特征在于，所述黄铜合金含有一预定量的铅作为合金成分；而且，在使用中该部件的用于暴露在任何释放到环境中的流体的每个表面上基本上没有铅和铅盐的表面富集。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔多朱斯蒂，
申请(专利权)人：欧罗巴金属公开有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]