CN109930025A

CN109930025A - 一种无铅环保易切削黄铜材料

Info

Publication number: CN109930025A
Application number: CN201910222539.4A
Authority: CN
Inventors: 曹标; 庞晋山; 莫明珍; 陈明; 刘健斌
Original assignee: Inspection and Quarantine Technology Center of Guangdong Entry Exit Inspection and Quarantine Bureau
Current assignee: Inspection and Quarantine Technology Center of Guangdong Entry Exit Inspection and Quarantine Bureau
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种无铅环保易切削黄铜材料，涉及黄铜制作领域，所述的无铅环保易切削黄铜材料各组分重量百分比包括铜含量为58%‑61%、Si含量为2%‑4%，其余含量为锌。有益效果在于：本发明通过不含铅的环保易切削黄铜以替代传统的含铅黄铜，为卫浴产品和水暖产品、锁具等黄铜制品提供一种新型的符合国家标准并且环保的原材料。

Description

一种无铅环保易切削黄铜材料

技术领域

本发明涉及黄铜制作领域，特别是涉及一种无铅环保易切削黄铜材料。

背景技术

随着社会的进步，人们对日用消费品的环境和健康安全提出了更高的要求，国际社会纷纷制订针对消费品的相关法规，以加强人身健康安全以及环境保护。例如，2008年，美国则是通过了《消费品安全加强法案》（H.R.4040）规定：表面涂层铅含量不大于90ppm，基体材料铅含量在2009年8月以及2011年8月后分别不大于300ppm和100ppm；澳大利亚/新西兰制订了国家标准AS/NZS4020《与饮用水接触的产品的测试》、英国制订了国家标准BS6920《通过其对水质的影响确定将与饮用水接触的产品的适应性》，这些标准都规定：与水接触产品的铅溶出量从原来的0.05mg/L降低到0.01mg/L。这些技术法规和标准的实施极大地限制了有害元素铅的使用。

目前，传统卫浴产品及其配件例如水龙头、阀门、接头、水管以及锁具等日用消费品多采用含铅的易切削黄铜如HPb59-1、HPb60-3、和HPb63-3等进行制备，这种铅黄铜中的铅原子层能起到润滑作用，可有效地提高黄铜的切削性能。

我国既是包括卫浴产品和水暖产品（包括：水龙头，阀门、水管、接头等）、锁具等在内的黄铜制品的生产大国，也是出口大国。据不完全统计，我国每年卫浴产品和水暖产品（包括：水龙头，阀门、水管、接头等）、锁具等消费品出口额近10亿元，其中出口到欧美地区约占60%。

随着国际上针对消费品的上述法规的实施，我国这些黄铜制消费品企业的出口受到了严重影响。在这种情况下，研制一种不含铅同时又不降低其力学性能以及切削性能的新型环保黄铜就显得非常迫切和尤为重要。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决不含铅的情况下研究新的替代元素及合金材料的成份配方，并确保新的无铅环保黄铜的力学性能和加工性能与传统的含铅黄铜没有明显的下降甚至更优而提供一种无铅环保易切削黄铜材料。

本发明的技术原理是：以硅等元素代替铅，得到金相组织为(β+γ)的两相合金，并通过变质处理的方法，改善材料γ的形态和分布，设法使第二相质点γ相细化且弥散分布，以起到类似铅的断屑作用。在保证这种新型黄铜材料的的力学性能的同时具有良好的切削性能，并且由于其不含有铅，所以其在水介质模拟液中的迁移量基本为零，其环保性能及卫生性能远远优于传统铅黄铜。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种无铅环保易切削黄铜材料，所述的无铅环保易切削黄铜材料由以下重量百分比的组分组成:铜含量为58%-61%、Si含量为2%-4%，其余含量为锌。

进一步的，熔炼时采用Al-Ti-B变质剂变质处理。

本发明提供了上述所述的非晶材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将初始原料Cu、Zn和Si按照配比混合后进行熔炼，然后浇注后冷却。具体配比（质量百分数）是：

铜 59%

Si 2%

锌 39%。

进一步的，在考虑各元素的消耗量后，各原料的配比（质量份数）为：

铜 60%

Si 3%

锌 37%。

(2)将上述配比的合金原料置于电阻炉中的石墨坩埚里熔化，熔化温度为1070～1120℃。

（3）上述熔炼好的合金熔体在浇注前加入Al-Ti-B变质剂进行变质处理，变质剂用铝箔包裹，并用钟罩将其压入熔体之中。

（4）Al-Ti-B变质剂含4%（质量百分数）的硼，变质剂的加入量以硼计不大于0.01%为宜。

（5）变质后保温～30min。然后将熔炼好的合金熔体浇注到铁模中，自然冷却，得到硅黄铜。

本发明的有益效果在于：通过不含铅的环保易切削黄铜以替代传统的含铅黄铜，为卫浴产品和水暖产品（包括：水龙头，阀门、水管、接头等）、锁具等黄铜制品提供一种新型的符合国家标准并且环保的原材料。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定。

实施例1

一种无铅环保易切削黄铜材料，各原料的消耗量（质量份数）为：铜含量为59%、Si含量为2%，锌含量为39%。

上述的无铅硅黄铜的制备方法包括如下步骤：

(1)将上述配比的合金原料置于电阻炉中的石墨坩埚里熔化，熔化温度为1070～1120℃。

（2）上述熔炼好的合金熔体在浇注前加入Al-Ti-B变质剂进行变质处理，变质剂用铝箔包裹，并用钟罩将其压入熔体之中。

（3）Al-Ti-B变质剂含4%（质量百分数）的硼，变质剂的加入量以硼计不大于0.01%为宜。

（4）变质后保温～30min。然后将熔炼好的合金熔体浇注到铁模中，自然冷却，得到硅黄铜。

实施例2

一种无铅环保易切削黄铜材料，各原料的消耗量（质量份数）为：铜含量为60%、Si含量为3%，锌含量为37%。

上述的无铅硅黄铜的制备方法包括如下步骤：

将上述两个实施例中制得的黄铜材料与用传统的HPb59-1经使用相同的用处理工艺制备的棒材试验样品相比较，本发明的新的无铅环保黄铜的性能如下：

1）力学性能

硬度（HBW10/1000）：HPb59-1：148，新的无铅环保黄铜：153。

2）切削性能

HPb59-1：100%，新的无铅环保黄铜：80%。

3）脱锌腐蚀

相同试验条件下的脱锌层厚度，HPb59-1为323μm，新的无铅环保黄铜：63μm。

4）环保性能

水模拟液中的铅迁移量，HPb59-1为0.32 mg/L，新的无铅环保黄铜：<0.01 mg/L。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims

1.一种无铅环保易切削黄铜材料，其特征在于，所述的无铅环保易切削黄铜材料由以下重量百分比的组分组成:铜含量为58%-61%、Si含量为2%-4%，其余含量为锌。

2.根据权利要求1所述的一种无铅环保易切削黄铜材料，其特征在于，各原料的消耗量（质量份数）为：铜含量为59%、Si含量为2%，锌含量为39%。

3.根根据权利要求1所述的一种无铅环保易切削黄铜材料，其特征在于，各原料的消耗量（质量份数）为：铜含量为60%、Si含量为3%，锌含量为37%。

4.根据权利要求2或3所述的一种无铅环保易切削黄铜材料，其特征在于：熔炼时采用Al-Ti-B变质剂变质处理。