环保黄铜合金制造技术

一种环保黄铜合金，包含：０．４－０．８重量％的铝；０．６－１．６重量％的镍；０．８－２．０重量％的锡；铜与锌含量为９５．６重量％以上；以及铁、铅和磷等微量元素和杂质总含量小于０．１重量％，其中铜在该环保黄铜合金中的含量为６０－６８重量％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环保铸造黄铜合金，尤其是，本专利技术涉及一种环保黄铜合金。
技术介绍
黄铜的主要成份为铜与锌，两者的比例通常为约7 3或6 4，此外通常包含少 量杂质。为了改善黄铜性质，公知黄铜含铅(多为1-3重量％)以达到产业所需的机械特 性，并因此成为工业上重要材料，广泛应用于管线、水龙头、供水/排水系统的金属装置或 金属阀等制品。然而，随着环保意识抬头，重金属对于人体健康的影响和对环境污染的问题逐渐 受到重视。因此，限制含铅合金的使用成为目前的趋势。日本、美国等国陆续修订相关法规， 极力推动降低环境中的含铅率。涵盖用于家电、汽车、水外围产品的含铅合金材料，均特别 要求不可从该产品溶出铅至饮用水，且在加工制程中也必须避免铅污染。因此，业界亟需开 发无铅黄铜材料，寻找可替代含铅黄铜，但仍须兼顾铸造性能、切削性、耐腐蚀性与机械性 质的合金配方。目前已有许多无铅铜合金配方被报导，例如以硅(Si)为主要成分而取代铅 添加在黄铜合金中，例如 TW421674、US7354489, US20070062615, US20060078458 及 US2004023441等所披露的无铅铜合金配方。但这些公知技术的缺点是切削性不佳。另外， 无铅铜合金配方，例如CN10144045所揭示以铝、硅及磷为主要合金元素，虽然可用于铸造， 但切削性较差，加工效率远低于铅黄铜，不适于大批量产。CN101285138及CN101285137揭 示以磷为主要合金元素，但其用于铸造则容易产生裂纹及夹渣等缺陷。此外，亦有文献以铋(Bi)为主要成分而取代铅添加在黄铜合金中，例如 US7297215、US6974509、US6955378、US6149739、US5942056、US5653827、US5487867、U S5330712、US2006000590U US20040094243, US5637160 及 US20070039667 等。上述合金配 方的铋含量约在0. 5重量％至7重量％的范围，并且除了铋之外，各自包含不同的元素成分 及特定比例。US6413330披露同时包含铋、硅及其它成分的无铅铜合金配方。CN101440444 也披露高锌硅无铅黄铜合金。然而，因其含硅量高但含铜量较低，故合金的熔汤流动性差， 在金属模中比较难充满型腔，易产生浇不足等铸造缺陷。而CN101403056披露了以铋和锰 代替铅的无铅黄铜合金。然而，高铋含量易产生裂纹和夹渣等缺陷，而铋低锰高则硬度高， 则不易断屑，且切削性差。由于铋的资源稀少、价格昂贵，以较高量的铋代替铅会造成无铅黄铜的制造成本 过高，不利于商业化，并且上述黄铜合金配方仍存在有铸造性能差、材料脆化未能有效改善 的缺点。另外，也有文献揭示无铅铜合金的制程或洗铅制程的改良，例如US5904783披露 以钠、钾金属在高温下处理黄铜合金以减少铅滤出到供给液的方法；TW491897披露含有 1-2. 6重量％的铋的黄铜合金的制法；然而，公知洗铅制程仅能在含铅产品在浸入水中时， 减少与水接触表面的铅析出，无法将生产原料成分中铅含量降低至0. 3重量％以下。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的为开发环保黄铜合金材料。本专利技术涉及一种环保黄铜合金，该环保黄铜合金包含0. 4-0. 8重量％的铝； 0. 6-1. 6重量％的镍；0. 8-2. 0重量％的锡；铜与锌含量为95. 6重量％以上；以及铁、铅及 磷等微量元素和杂质总含量小于0. 1重量％，其中铜在该环保黄铜合金中的含量为60-68重量％。在本专利技术的环保黄铜合金中，铜与锌的总含量为95. 6重量％以上。在一实施方案 中，铜的含量为该环保黄铜合金总重量的60-68重量％，此含量范围的铜可提供合金良好 的韧性和良好的加工性。在优选实施例中，铜的含量优选为61-64重量％。在本专利技术的环保黄铜合金中，铝的含量为0. 4-0. 8重量％。在优选实施例中，铝含 量为0. 5-0. 6重量％，添加适量的铝可增加铜水的流动性，并改善该合金材料的铸造性能。在本专利技术的环保黄铜合金中，镍含量为0. 6-1. 6重量％。在优选实施例中，镍含量 为0. 8至1. 4重量％，添加适量的镍可增加铜镍，能提高黄铜的机械性能和抗蚀性能，镍黄 铜的脱锌能力及应力腐蚀倾向。在本专利技术的环保黄铜合金中，锡含量为0. 8至2. 0重量％。在优选实施例中，锡含 量为1.2-1. 6重量％，添加适量的锡能显著提高合金材料对高氯离子环境(如海水)的抗 腐蚀性，并可提升合金材料的强度。附图说明图IA为本专利技术环保黄铜试片的金相组织分布；图IB为铋无铅黄铜试片的金相组织分布；图IC为H59铅黄铜试片的金相组织分布；图2A为铋无铅黄铜试片的材料开裂情况；图2B为铋无铅黄铜试片的裂纹显微放大图；图3A为铋无铅黄铜的切屑；图;3B为H59铅黄铜的切屑；以及图3C为本专利技术环保黄铜的切屑。具体实施例方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明 书所揭示的内容了解本专利技术的其它优点与功效。在本说明书中，除非另有说明，否则环保黄铜合金所包含的成分均以合金总重量 为基准，并以重量百分比(重量％)表示。根据本专利技术的环保黄铜合金配方，可以使合金的铅含量降低至0. 05重量％以下， 符合与水接触的管线材料的铅含量的国际规定。因此，依据本专利技术的环保黄铜合金有利于 制造水龙头及卫浴组件、自来水管线与供水系统等应用。本专利技术的环保黄铜合金包含0. 4-0. 8重量％的铝；0. 6-1. 6重量％的镍；0. 8-2. 0 重量％的锡；铜与锌含量为95. 6重量％以上；以及铁、铅及磷等微量元素和杂质总含量小4于0. 1重量％，其中，铜在该环保黄铜合金中的含量为60至68重量％。在本专利技术的环保黄铜合金中，铜与锌的总含量为95. 6重量％以上，其中铜含量为 环保黄铜合金总重量的60-68重量％，且优选铜含量为61-64重量％。在本专利技术的环保黄铜合金中，铝含量为0. 4-0. 8重量％，且优选铝含量为0. 5-0. 6 重量％。添加适量的铝可增加铜水的流动性，并改善合金材料的铸造性能。此外，镍含量为 0. 6-1. 6重量％，且优选镍含量为0. 8-1. 4重量％。添加适量的镍可增加铜镍能提高黄铜 的机械性能和抗蚀性能，镍黄铜的脱锌能力及应力腐蚀倾向。锡含量为0. 8-2. 0重量％，且 优选锡含量为1.2-1. 6重量％。添加适量的锡能显著提高合金材料对高氯离子环境(如海 水)的抗腐蚀性，并可提升合金材料的强度。以下，将以例示性实施例详细阐述本专利技术。用于后述试验例的本专利技术环保黄铜的 成分，如下所述，其中，各成分比例以合金总重为基准实施例1的环保黄铜的成分铜61.37 重量％镍0. 815 重量％铝0.537 重量％锡1. 246 重量％铅0.0103重量％锌、微量元素和杂质余量实施例2的环保黄铜的成分铜62.45重量％镍0. 989 重量％铝0.578 重量％锡1. 423 重量％铅0.0078重量％锌、微量元素和杂质余量实施例3的环保黄铜的成分铜63.；34 重量％ 镍1. 167 重量％铝0.564 重量％ 锡1. 548 重量％铅0.0036重量 ％锌、微量元素和杂质余量试验例1 表1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保黄铜合金，包含：０．４－０．８重量％的铝；０．６－１．６重量％的镍；０．８－２．０重量％的锡；以及９５．６重量％以上的铜与锌，余量为铁、铅及磷微量元素和杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文麟，彭晓明，
申请(专利权)人：深圳成霖洁具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]