CN110144492A

CN110144492A - 一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金

Info

Publication number: CN110144492A
Application number: CN201810759312.9A
Authority: CN
Inventors: 邓杰华
Original assignee: Heshan Mai Cevine Sanitary Ware Co Ltd
Current assignee: Heshan Mai Cevine Sanitary Ware Co Ltd
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2019-08-20

Abstract

本发明公开了一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn≤0.25％、Pb≤0.1％、Sb≤0.10％、P≤0.01％、Mn≤1.0％、Fe≤1.0％、Ni≤1.0％、Mg0.002‑0.006％、Cr≤1.0％、Bi≤0.05％、Cd≤0.01％、Co≤0.01％、Al 0.09‑0.28％、S≤0.01％、Be≤0.01％、B≤0.01％、Cu 71.5‑76.5％、Si 2.5‑3.5％、杂质≤0.15％、Zn余量。该无铅环保材料硅铜具有出色的削切、锻造等加工性能，较高的强度、而且同时解决了应力腐蚀开裂及脱锌腐蚀问题，是一种高性能材料。

Description

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，尤其涉及一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金。

背景技术

铜合金(copper alloy)以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。

按合金系划分，可分为非合金铜和合金铜.非合金铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等，习惯上，人们将非合金铜称为紫铜或纯铜，也叫红铜，而其他铜合金则属于合金铜。

按功能划分，有导电导热用铜合金(主要有非合金化铜和微合金化铜)、结构用铜合金(几乎包括所有铜合金)、耐蚀铜合金(主要有锡黄铜、铝黄铜、各种不白铜、铝青铜、钛青铜等)耐磨铜合金(主要有含铅、锡、铝、锰等元素复杂黄铜、铝青铜等)、易削切铜合金(铜-铅、铜-碲、铜-锑等合金)、弹性铜合金(主要有锑青铜、铝青铜、铍青铜、钛青铜等)阻尼铜合金(高锰铜合金等)、艺术铜合金(纯铜、简单单铜、锡青铜、铝青铜、白铜等)。显然，许多铜合金都具有多生功能。

水龙头是水阀的通俗称谓，用来控制水流的大小开关，有节水的功效。水龙头的更新换代速度非常快，从老式铸铁工艺发展到电镀旋钮式的，又发展到不锈钢单温单控水龙头、不锈钢双温双控龙头、厨房半自动龙头。现在，越来越多的消费者选购水龙头，都会从材质、功能、造型等多方面来综合考虑。

铅是一种金属化学元素，其化学符号是Pb(拉丁文Plumbum；英文lead)，原子序数为82，是原子量最大的非放射性元素。铅是柔软和延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。铅原本的颜色为青白色，在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸蓄电池、弹头、炮弹、焊接物料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金，例如电子焊接用的铅锡合金。铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防电离辐射、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，铅在2B类致癌物清单中。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金。

本发明的技术方案如下：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下主要成分：Cu、Al、Zn以及其它元素和杂质；其中其它元素的含量总和不超过5％。

优选的，所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金中，Cu的含量为75.0-78.0％。

优选的，所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金中，Al的含量为0.1-0.3％。

优选的，所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金中，杂质的含量≤0.13％。

优选的，所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金中，包括以下重量百分比的成分：Sn≤0.3％、Pb≤0.09％、Sb≤0.10％、P≤0.01％、Mn≤1.0％、Fe≤1.0％、Ni≤1.0％、Mg0.002-0.006％、Cr≤1.0％、Bi≤0.05％、Cd≤0.01％、Co≤0.01％、Al 0.1-0.3％、S≤0.01％、Be≤0.01％、B≤0.01％、Cu 71.5-76.5％、杂质≤0.13％、Zn余量。

优选的，所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn≤0.25％、Pb≤0.1％、Sb≤0.10％、P≤0.01％、Mn≤1.0％、Fe≤1.0％、Ni≤1.0％、Mg0.002-0.006％、Cr≤1.0％、Bi≤0.05％、Cd≤0.01％、Co≤0.01％、Al 0.09-0.28％、S≤0.01％、Be≤0.01％、B≤0.01％、Cu 71.5-76.5％、Si 2.5-3.5％、杂质≤0.15％、Zn余量。

优选的，至少含有Be元素和B元素中的一种。

进一步优选的，所述的Be元素和B元素的加入量之和至少为0.012％。

本发明的主要原料是铜锌合金，其余元素的加入量可能对最终产物的单一物性会造成影响，但是对合金整体的性能影响不大。

本发明中Mn和Ni的加入有利于形成金属间化合物，从而提高合金的耐磨性和强度，但是峰值出现在Mn和Ni含量达到2.0％时；加入量过高对提高合金的耐磨性和强度并无显著提升。

本发明中，加入Bi元素和B元素可以提升合金的削切性能，但是单独加入Bi元素和B元素虽然也可以提升合金的削切性能，但是同时加入Bi元素和B元素具有协同效果，提升效果更加明显。

本发明中，加入Si元素，形成硅铜：是一种无需加铅而由良好的切削性能的无铅环保材料。他它具有出色的切削、锻造等加工性能，较高的强度、而且同时解决了应力腐蚀开裂及脱锌腐蚀问题、是一种高性能材料。

本发明的有益之处在于：本发明的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，具有如下优点:

1、良好的削切性能；

2、与不锈钢304相似的高强度；

3、解决了脱锌腐蚀问题；

4、解决了应力腐蚀开裂问题；

5、出色的锻造性与C377铜合金相似；

6、良好的焊锡润湿性、硬钎焊性及电镀性能。

综上所述，本发明公开了一种无需加铅而具有良好的削切性能的无铅环保材料。为了降低铅对人体的危害，防止铅进入饮水用中，本发明在传统的低铅铜的基础上，进一步降低铅的含量，得到一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金。它具有出色的削切、锻造等加工性能，较高的强度、而且同时解决了应力腐蚀开裂及脱锌腐蚀问题，是一种高性能材料。

具体实施方式

实施例1：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.15％、Pb0.05％、Sb 0.02％、Mn 0.45％、Fe 0.58％、Ni 0.42％、Mg 0.003％、Cr 0.35％、Bi0.02％、Cd 0.002％、Co 0.006％、Al 0.25％、S 0.005％、Be 0.006％、B 0.007％、Cu75.8％、杂质0.07％、Zn余量。

本发明的实施例1中Pb的含量低于检出限，检出限为5ppm。

实施例2：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.30％、Pb0.005％、Sb 0.10％、P 0.005％、Mn 1.0％、Fe 0.25％、Ni 1.0％、Mg 0.002％、Cr 1.0％、Bi 0.012％、Cd 0.01％、Co 0.002％、Al 0.3％、S 0.004％、Be 0.01％、B 0.004％、Cu78.0％、杂质0.055％、Zn余量。

实施例3：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.07％、Pb0.09％、Sb 0.05％、P 0.002％、Mn 0.15％、Fe 1.0％、Ni 0.27％、Mg 0.006％、Cr 0.37％、Bi 0.05％、Cd 0.001％、Co 0.01％、Al 0.1％、S 0.01％、Be 0.003％、B 0.01％、Cu75.0％、杂质0.13％、Zn余量。

实施例4：Si 2.5-3.5％

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.15％、Pb0.05％、Sb 0.02％、Mn 0.45％、Fe 0.58％、Ni 0.42％、Mg 0.003％、Cr 0.35％、Bi0.02％、Cd 0.002％、Co 0.006％、Al 0.25％、S 0.005％、Be 0.006％、B 0.007％、Si3.5％、Cu 71.5％、杂质0.07％、Zn余量。

本发明的实施例1中Pb的含量低于检出限，检出限为5ppm。

实施例5：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.30％、Pb0.005％、Sb 0.10％、P 0.005％、Mn 1.0％、Fe 0.25％、Ni 1.0％、Mg 0.002％、Cr 1.0％、Bi 0.012％、Cd 0.01％、Co 0.002％、Al 0.3％、S 0.004％、Be 0.01％、B 0.004％、Si2.5％、Cu 76.5.0％、杂质0.055％、Zn余量。

实施例6：

一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下重量百分比的成分：Sn 0.07％、Pb0.09％、Sb 0.05％、P 0.002％、Mn 0.15％、Fe 1.0％、Ni 0.27％、Mg 0.006％、Cr 0.37％、Bi 0.05％、Cd 0.001％、Co 0.01％、Al 0.1％、S 0.01％、Be 0.003％、B 0.01％、Si 3％、Cu 73.0％、杂质0.15％、Zn余量。

对比例1

将实施例1中Be元素去除，其余配比不变。

对比例2

将实施例1中B元素去除，其余配比不变。

对比例3

将实施例1中Be元素和B元素同时去除，其余配比不变。

对比例4

将实施例1中Be元素去除，增加Si，其余配比不变。

对比例5

将实施例1中B元素去除，增加Si，其余配比不变。

对比例6

将实施例1中Be元素和B元素同时去除，增加Si，其余配比不变。

经过检测，在车床车削试验中，分别以60，120，180，300m/min的速度；以前脚为-6°、刀尖半径0.4mm、1.0mm削切深度，0.11mm/rev的进给速度再圆周面上进行削切试验(本试验在无润滑剂的在干燥条件下进行)，具体削切力的平均数据如表1所示。

表1：实施例1-3和对比例1-3在不同速度下车削试验中的削切力(N)。

	60m/min	120m/min	180m/min	300m/min
					实施例1	41	45	52	54
实施例2	42	43	51	54
					实施例3	42	43	54	56
对比例1	47	48	55	63
					对比例2	52	52	57	66
对比例3	67	68	72	98

由以上测试数据可以知道，去除Be元素和B元素中的任意一种，对合金的削切性能均有影响，但影响不大；而同时去除Be元素和B元素，对削切性能的影响较大；尤其是高速条件下，影响非常大。

同时由以上测试数据可以知道，Pb元素的含量对合金的削切性能无显著影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，一种应用于水龙头的环保型无铅铜合金，包括以下主要成分：Cu、Al、Zn以及其它元素和杂质；其中其它元素的含量总和不超过5％。

2.如权利要求1所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，Cu的含量为75.0-78.0％。

3.如权利要求1所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，Al的含量为0.1-0.3％。

4.如权利要求1所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，杂质的含量≤0.13％。

5.如权利要求1所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：Sn≤0.30％、Pb≤0.09％、Sb≤0.10％、P≤0.01％、Mn≤1.0％、Fe≤1.0％、Ni ≤1.0％、Mg 0.002-0.006％、Cr≤1.0％、Bi≤0.05％、Cd≤0.01％、Co≤0.01％、Al0.1-0.3％、S≤0.01％、Be≤0.01％、B≤0.01％、Cu 75.0-78.0％、杂质≤0.13％、Zn余量。

6.如权利要求1所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：Sn≤0.25％、Pb≤0.1％、Sb≤0.10％、P≤0.01％、Mn≤1.0％、Fe≤1.0％、Ni≤1.0％、Mg 0.002-0.006％、Cr≤1.0％、Bi≤0.05％、Cd≤0.01％、Co≤0.01％、Al 0.09-0.28％、S≤0.01％、Be≤0.01％、B≤0.01％、Cu 71.5-76.5％、Si 2.5-3.5％、杂质≤0.15％、Zn余量。

7.如权利要求5所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，至少含有Be元素和B元素中的一种。

8.如权利要求6所述的应用于水龙头的环保型无铅铜合金，其特征在于，所述的Be元素和B元素的加入量之和至少为0.012％。