CN1524970A - 无铅铜合金和其应用 - Google Patents
无铅铜合金和其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1524970A CN1524970A CNA2004100042937A CN200410004293A CN1524970A CN 1524970 A CN1524970 A CN 1524970A CN A2004100042937 A CNA2004100042937 A CN A2004100042937A CN 200410004293 A CN200410004293 A CN 200410004293A CN 1524970 A CN1524970 A CN 1524970A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper alloy
- alloy
- application
- surplus
- unavoidable impurities
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 4
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000023753 dehiscence Effects 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 229910002535 CuZn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001340 Leaded brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010120 permanent mold casting Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/10—Alloys based on copper with silicon as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Domestic Plumbing Installations (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
本发明涉及基于Cu－Zn－Si的无铅铜合金和其应用。该合金是在无有毒添加剂下以铜、锌和硅为基础构成的，并且由下列组分组成：70至83％Cu、1至5％Si和其它的粘结性元素：0.01至2％Sn、0.01至0.3％Fe和/或Co、0.01至0.3％Ni、0.01至0.3％Mn，余量是Zn和不可避免的杂质。当然因此满足了健康和生态学相容性方面的要求。
Description
技术领域
本发明涉及基于Cu-Zn-Si的铜合金和其应用。
背景技术
黄铜被用于机械制造、电工学和公共卫生工程等不同领域中。
在机械制造和电子工程中，由于微型化的趋势，结构件变得越来越小和精细。而且由黄铜制成的构件通常与其它金属和非金属材料复合。然而这二者给基于拆开和/或熔化的材料的循环再利用造成困难。
特别地在待再利用的结构件包含毒性或有害身体健康的元素或者物质时还出现其它困难。这些元素或者物质可以直接危及制备或加工这些材料的工艺上的工人。当必须长时间储存这种材料并因此使这些材料遭受气候的影响时，势必增加了环境负荷。此外，有毒的物质如果需要污染了助剂，例如有些在采用沉积法和/或浮选法的Schredderfraktionen加工中使用的分离剂。那么要求以高成本清除这些助剂。当然如果不能完全避免有害健康的物质和元素在环境或者有机体中的释放，那么它们在这些结构件的使用过程中也是不希望的。
因此，对于这种产品来说，在生态学和毒性方面毫无问题的组合物是十分重要的。日益提高的环境意识(这种意识可以在许多标准和工业手册例如象修订的饮用水规定DIN50930-6或者废品规定中重新找到)要求相应的原材料。
在电工学中，大多数情况下使用含Pb的黄铜作为接点材料，并且作为静止接点或者固定接点，属于此的例如是接线柱连接和插塞连接器或插塞接点。在选择材料时，易于加工是非常重要的。吸引人的是相应的标准部件可以由具有较高生产率的含铅的切削黄铜制备。
结构中填充的铅产生了缺陷。这种填充不但起断屑器的作用，而且由于应力集中以及支承截面的缩小降低了材料的强度和/或延展性。这种缺陷必须通过相应的结构件几何尺寸来补偿。
在所有的紧固元件中，根据工艺条件存在或多或少的大的机械残余应力。这通常与来源于螺旋连接的拉应力相叠加。如果接线柱连接由常规的含铅黄铜制成，那么由于这种应力存在大的应力腐蚀开裂的危险。
此外，在电工学和电子学中同样也需要生态学上友好的材料。根据欧洲国会对电子和电工的旧仪器的中期方针，Pb将来是一种不希望的合金组分。这种推动的目标是提高合金循环中对环境友好的材料的含量。
此外，由含铅黄铜可以制备用于液体运输或储存的结构件或者容器。重要的方面是卫生工程。同样这里的金属渗漏也是特别成问题的。因此，所使用的材料应该对所有种类的腐蚀均具有抵抗力。用于液体运输或储存的结构件的制备一般是通过切削进行的。通常之前通过模锻进行热加工。
这种含铅的黄铜合金例如已经由DE 43 18 377 C2公开，其作为锻造或者铸造合金用于光学工业、首饰加工和饮用水和卫生设备中。同样这种合金由于加入了显著量的铅而获得了好的切削性。
研制出的另一种具有好的切削性的无铅铜基塑性合金已经由申请DE 691 24835 T2公开。该合金可以代替目前为止的含铅材料，而无需改变加工条件。对此添加少量铋和其它元素磷、铟和锡来代替合金中的铅。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种其性能进一步改善的无铅铜合金以及其应用。
本发明的任务是通过基于铜、锌和硅的铜合金解决的，该合金由下列组分组成：70至83％Cu、1至5％Si和其它的粘结性(matrixaktiven)元素：0.01至2％Sn、0.01至0.3％Fe和/或Co、0.01至0.3％Ni、0.01至0.3％Mn，余量是Zn和不可避免的杂质。
可选择地该铜合金还包括最高达0.1％P以及在这种情况下可选择地还包括最高达0.5％Ag、Al、As、Sb、Mg、Ti、Zr。
该合金组分的所有含量均以重量％表示。
因此本发明是出于这种考虑的，即在其整个单元中由合金元素的适当组合和由单个组分的协同作用获得的性能满足了对合金寄予的期望并因此满足了对材料的要求。
为此，该材料同时还具有下列特征：
无有毒的元素
好的切削性
.好的成型性
.高的耐腐蚀性
.与含铅的切削黄铜相比，在相同高的延展性下，具有升高的强度水平
.适合于大批量制备半成品以及
.在半成品制备过程中工艺是稳定的，即对波动的工艺参数不敏感。
对此，该铜合金可以设计为无有毒添加剂的含Si的CuZn合金(特种黄铜)。当然因此满足了有益健康的和生态学上相容性的要求。
本发明合金的Cu含量是70至83％。Cu含量低于70％时导致脆化，这将显著地造成明显降低的断裂伸长或者缺口冲击韧度。此外例如还产生无切削的模塑成型方面的缺陷。当Cu含量超过83％，在无断裂截面的切屑加工时产生长、占地方的切屑。
硅含量也存在类似的比例：在Si浓度低于1％时，对短的切屑的优点不抱希望；超过5％时韧性大大降低。
使用Sn、Mn和Ni以便在给定的铜含量下有针对性地影响组织结构。Sn和Mn提高体心立方体的β-相的含量。Ni稳定体心立方体的铜-锌混晶的含量。
Sn含量低于0.01％是不利的，因为将使β-相含量太低，Sn含量高于2％时影响冷成型性。
Mn含量低于0.01％是不利，因为这样β-相将以特别低的含量存在。Mn含量高于0.3％将影响成型性和抗应力腐蚀开裂的稳定性。
Ni含量低于0.01时不足以充分地稳定铜混晶，附加地还削弱了对抗平面腐蚀性的有利作用。Ni高于0.3％时将导致冷成型时过高的硬化并且因此是不利的。
为了控制α-相的晶粒尺寸，Fe或Co是必需的。当低于0.01％时这种作用是不足的。高于0.3％时存在与Si一起作为晶粒析出的危险。这对于冷成型是不利的。
这种新材料的特征是，在室温下按照EN 10045测定的缺口冲击韧度位于含Pb黄铜和无Pb黄铜之间，而它们在高于600℃的温度下达到了无铅黄铜的水平。
可选择地包含P，以便有利地影响初始铸造组织的形成和腐蚀性能。磷提高了熔体的流动性并且有利于抗易受应力腐蚀开裂的侵蚀性。特别地含量高于0.003％时这种效果是明显的。然而大于0.1％时由于特别容易在晶粒界面上发生晶间腐蚀性而导致的缺陷占上风。
任选地，加入最高达0.5％的铝，以便形成氧化层。这特别地对于装饰目的是有利的。特别地含量高于0.003％时这种作用是明显的。超过0.5％的含量由于有助于形成β-相而不再是有利的。
由本发明的材料制成的半成品优选是通过常规连铸、在600至750℃的温度下的挤压和冷却成型(例如通过拉拔)来制备的。
在这种制备过程中，证明该组合物的加工性是毫无问题的，并且令人惊奇地在性能方面是稳定的。这在现有技术中通常加工处理的三元合金Cu-Zn-Si中是不能获得的。它们在连铸中缺乏有利的性能，并且缺乏稳定的与操作参数(例如挤压时的)的波动无关的结构形成。这不但涉及制品本身中技术特性值的均匀分布而且涉及在加工不同的铸造批料之间不变的性能。已经表明，制成的圆钢在性能方面的波动范围主要取决于粘结性元素的含量。在主要组分Cu、Zn和Si的基础上，在基体中至少部分熔融的粘结性元素Sn、Fe、Co、Ni和Mn单独的或者与选择元素P、Ag、Al、As、Mg、Sb、Ti和Zr一起的总含量对半成品制备过程中稳定的、对波动的操作参数不敏感的加工显然具有重要意义。
附图说明
图1产品性能的标准偏差和粘结性元素(不是主要组分)含量之间的关系。
图2本发明的合金和现有技术中含铅合金的缺口冲击韧度aK和温度的关系。
具体实施方式
在优选的实施方式中，该铜合金由73至83％Cu和2.5至4％Si组成，余量是Zn和不可避免的杂质。
可替代地在另一优选的实施方式中，该铜合金由73至78％Cu和3至3.5％Si组成，余量是Zn和不可避免的杂质。
可替代地在另一优选的实施方式中，该铜合金由70至81％Cu和1.5至2％Si组成，余量是Zn和不可避免的杂质。
可替代地在另一优选的实施方式中，该铜合金由73至83％Cu和2至2.5％Si组成，余量是Zn和不可避免的杂质。
在上述所有优选的实施方案中，均可以包含磷，以便特别有利地影响起始铸造组织的形成和腐蚀性能。通过该合金组成和0.02至0.05％P可以以特别的方式满足对材料提出的要求。
已经表明，在除Cu、Zn和Si外的粘结性元素的含量低于一定量时工艺性能出现如此大的偏差，以致于对加工产生长远的影响并且在生产过程的安全管理的极限情况下是不可能的。为了克服这点，铜合金中其它粘结性元素和可选择加入的元素的总含量是0.5至3％。
在该含量下，非常明显地降低了这种偏差，并且在特别优选的实施方案中在许多标准过程中其最佳值是0.7至1％。
当然根据生产过程，加入高含量的粘结性元素也是有意义的。然而，最高达3％的总含量才具有实用性。含量超过3％时实际上不再观察到对偏差的明显改善，因为观察到通过添加剂的叠加作用产生的显著的不可预见的附加效果，这种效果使预期目的破灭。
有利地，该铜合金可用于电工学中的接点、销钉或者紧固元件，例如作为静止接点或固定接点，属于此的例如是接线柱连接和插塞连接器或插塞接点。
该合金与液态的或者气态的介质相比具有高的耐腐蚀性。此外，其也具有非常高的抗脱锌性和抗应力腐蚀开裂性。由于这些性能有利地该合金适合作为运输或储存液体或者气体的容器，特别是作为制冷技术中的容器或者卫生工程中的管道、上水道配件、龙头延长管、管子连接器和阀。
低的腐蚀率保证了金属渗漏(即由于液体或气态介质的影响合金排出的性能)本身是低的。只要该材料适合于应用领域，对环境保护来说要求低的有害物质渗入。有利地，本发明合金的应用是可回收再利用的结构件的领域。
对应力腐蚀开裂的不敏感性推荐该合金可用于在一定工艺条件下在其中储存了大量的弹性能量的螺旋连接或插塞连接。因此特别有利地是该合金用于所有的拉力负荷和/或扭转载荷的结构件，特别是用于螺栓和螺母。在冷成型之后，与含铅CuZn-合金相比，本发明的材料获得更高的屈服点值。因此可以在不允许塑性变形的螺旋连接中实现更高的拧紧力矩。该铜合金的屈服点比例Rp0.2/Rm小于易切削黄铜的。因此，仅拉拔一次的并在这种情况下有意地拉伸过度的螺旋连接可以获得特别高的箍紧力。由于高的强度水平，通过微型化至少节约10％的重量。
本发明的合金表现出突出的缺口冲击韧度和温度关系。在温度超过600℃时，该缺口冲击韧度降低至与有些含Pb合金相同的并且预计会出现有利地用于模锻件的值。
该铜合金的应用可能性证明不但可用于管状的而且是带状的原材料。有利地，好的可铣削性或者可冲压性的带材、板材和片材特别适合于钥匙、模膛、装饰性目的或者用于冲压栅板。对于制备来说，常规的连铸、在600至900℃之间的热轧和随后的成型例如冷轧和根据需要补充的其它的退火步骤和成型步骤将获得相应的带式半成品。该合金可以作为塑性合金、轧制合金或者铸造合金使用。
通过本发明获得的优点特别地在于，其具有好的可加工性、好的成型性以及高的耐腐蚀性。在这种情况下，恰好是抗脱锌性和抗应力腐蚀开裂性是特别显著的。
此外，不含有毒元素，由于逐渐严格的对环境负荷的标准这使毫无顾虑的应用特别是与饮用水管道有关的应用成为可能。
另一重要的优点是与含铅的切屑黄铜相比在相同高的延展性下升高的强度水平。
最后，在制备该合金时，窄的制造公差不再扮演重要角色。特别有利地证明本发明的合金在稳定的即对波动的操作参数不敏感的半成品加工中的大量生产的能力。
借助于附图详细说明本发明。
图1中描述了产品性能的标准偏差和粘结性元素(不是主要组分)含量之间的关系。曲线走向表明所期望的标准偏差的趋势，而没有观察到其它效果。因此表明，在除Cu、Zn和Si外的粘结性元素的含量超过一定值时技术性能的偏差渐进地升高，因此可以得出这种结果是尽可能高的粘结元素含量带来的。然而实践表明，最高达3％的总含量便出现了所需的材料性能。含量超过3％时，不再观察到这种偏差的改善，因为观察到通过添加剂的叠加作用产生的显著的不可预见的附加效果，这种效果不能导致进一步的改善。
通过使用本发明的组合物在其可变性方面特别地处于重要地位的材料性能是材料的屈服点、抗拉强度、断裂伸长、硬度、晶粒度和加工硬化能力。在通过冷成形和退火(如果需要相互交替进行)的进一步加工过程中进行相应的观察。
下面的实施例讨论由本发明的含硅特种黄铜制成的半成品的加工和性能。
通过金属型铸造制备二个圆柱体的棒材(_150毫米×300毫米)。螺栓1的组成是73.63％Cu、23.37％Zn、2.94％Si、0.01％Sn、0.02％Fe、0.01％Ni、0.01％Mn、0.006％P。螺栓2的组成是76.65％Cu、20.04％Zn、3.27％Si、0.01％Sn、0.01％Fe、0.01％Ni、0.01％Mn、0.003％P。将该螺栓在700℃下通过拉拔成型为直径是21.5毫米的棒材。通过在硫酸和过氧化氢中浸渍进行表面处理之后，通过拉拔进行冷成形，最终直径是20毫米。
下表表示含硅的特种黄铜与由CuZn37和CuZn39Pb3制成的半成品(其是以可比的方式制备的)相比示范性的几个使用性能。
该实施例说明Cu含量的降低导致材料明显地脆化。在棒材1中，铜浓度比棒材2中的低约3％。结果断裂伸长明显增大。在Cu含量进一步降低低于70％的值时，不再获得本发明合金有利的性能。
| 棒材1 | 棒材2 | CuZn39Pb3 | CuZn37 | |
| 圆钢拉伸7％ | 圆钢拉伸7％ | 圆钢拉伸7％ | 圆钢拉伸7％ | |
| 屈服点Rp0.2 | 421MPa | 412MPa | 335MPa | 300MPa |
| 抗拉强度Rm | 641Mpa | 697MPa | 475MPa | 425MPa |
| Rp0.2/Rm | 0.7 | 0.6 | 0.7 | 0.7 |
| 断裂伸长A10 | 6％ | 26％ | 18％ | 32％ |
| 根据DIn50916T1的SRK4-试验(在由棒材制备的车削件上-参见附图1) | - | 无裂缝 | 开裂 | 开裂 |
| 最大脱锌深度 | - | 165微米 | 1200微米 | 750微米 |
| 粗加工时的切屑形状(大的ap-值和f-值) | - | 碎片状切屑 | 碎片状切屑 | 短的锥状螺旋切屑 |
| 精整加工时的切屑形状(小的ap-值和f-值) | - | 碎片状切屑 | 碎片状切屑 | 无规则切屑 |
由富含铜和硅的棒材2制备的圆钢的强度明显比对比材料中的高。断裂伸长值位于CuZn39Pb3和CuZn37之间；含硅材料的耐腐蚀性最强；在切屑加工时出现与含铅易切屑黄铜相同的有利的切屑形状。
采用由棒材2获得的圆钢进行缺口冲击韧度。附图2中描述了本发明的合金和现有技术中含铅合金的缺口冲击韧度aK和温度的关系。
附图2同样是无铅和含铅黄铜的比较。含铅的黄铜是常规的锻造黄铜CuZn40Pb2。在低的温度下其ak-值低于无铅CuZn-合金的。这与本发明合金的比较有利的切屑形状有关。在超过600℃的温度下，缺口冲击韧度达到了无铅合金的值。因此该含硅合金也适合于制备复杂的模锻件。
Claims (14)
1、基于铜、锌和硅的铜合金，该合金由下列组分组成(重量％)：
70至83％Cu、
1至5％Si和其它的粘结性元素：
0.01至2％Sn、
0.01至0.3％Fe和/或Co、
0.01至0.3％Ni、
0.01至0.3％Mn，和
可选择地最高达0.1％P，
以及在每种情况下可选择地最高达0.5％Ag、Al、As、Sb、Mg、Ti、Zr，余量Zn和不可避免的杂质。
2、权利要求1的铜合金，其特征在于，
73至83％Cu，
2.5至4％Si，
余量是Zn和不可避免的杂质。
3、权利要求1的铜合金，其特征在于，
73至78％Cu，
3至3.5％Si，
余量是Zn和不可避免的杂质。
4、权利要求1的铜合金，其特征在于，
70至81％Cu，
1.5至2％Si，
余量是Zn和不可避免的杂质。
5、权利要求1的铜合金，其特征在于，
73至83％Cu，
2至2.5％Si，
余量是Zn和不可避免的杂质。
6、根据权利要求2至5之一或多项的铜合金，其特征在于，其包含0.02至0.05％P。
7、根据权利要求1至6之一或多项的铜合金，其特征在于，其它粘结性元素和可选择加入的元素的总含量是0.5至3％，优选0.7至1％。
8、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于电工学中的接点、销钉或者紧固元件。
9、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于运输或储存液体或者气体的容器，特别是制冷技术中的容器或者卫生工程中的管道、上水道配件、龙头延长管、管子连接器和阀。
10、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于拉力负荷和/或扭转载荷的结构件，特别是用于螺栓和螺母。
11、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于对环境保护来说低的有害物质渗入的可循环再利用的结构件。
12、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于模锻件。
13、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用于制备好的可铣削性或者可冲压性的带材、板材和片材，特别适合于钥匙、模膛、装饰性目的或者用于冲压栅板。
14、权利要求1至7之一或多项的铜合金的应用，其用作塑性合金、轧制合金或者铸造合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10308778A DE10308778B3 (de) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | Bleifreie Kupferlegierung und deren Verwendung |
| DE10308778.8 | 2003-02-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1524970A true CN1524970A (zh) | 2004-09-01 |
| CN100430498C CN100430498C (zh) | 2008-11-05 |
Family
ID=32695227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2004100042937A Expired - Lifetime CN100430498C (zh) | 2003-02-28 | 2004-02-18 | 无铅铜合金和其应用 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7354489B2 (zh) |
| EP (1) | EP1452613B1 (zh) |
| JP (1) | JP4537728B2 (zh) |
| CN (1) | CN100430498C (zh) |
| AT (1) | ATE380258T1 (zh) |
| AU (1) | AU2004200784B2 (zh) |
| CA (1) | CA2458723C (zh) |
| DE (2) | DE10308778B3 (zh) |
| DK (1) | DK1452613T3 (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100510132C (zh) * | 2004-10-11 | 2009-07-08 | 迪尔金属合作两合公司 | 铜-锌-硅合金、其用途和其制备 |
| CN1925065B (zh) * | 2005-09-02 | 2010-04-14 | 日立电线株式会社 | 电气元件用铜合金材料及其制造方法 |
| CN102086492A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-08 | 新兴铸管（浙江）铜业有限公司 | 用于铜排的黄铜合金及其制造工艺 |
| CN102816946A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 浙江万得凯铜业有限公司 | 一种铜棒的制作工艺 |
| CN102878204A (zh) * | 2011-06-14 | 2013-01-16 | 米巴·格来特来格有限公司 | 多层轴瓦 |
| CN103114220A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-05-22 | 路达(厦门)工业有限公司 | 一种热成型性能优异的无铅易切削耐蚀黄铜合金 |
| CN104831114A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-08-12 | 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 | 新型多组分环保无铅合金新材料合金棒及其制备方法 |
| CN107805738A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-16 | 江西勇骏实业有限公司 | 一种镍铝黄铜合金及其制备工艺 |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8506730B2 (en) | 1998-10-09 | 2013-08-13 | Mitsubishi Shindoh Co., Ltd. | Copper/zinc alloys having low levels of lead and good machinability |
| FR2881974B1 (fr) * | 2005-02-11 | 2007-07-27 | Thermocompact Sa | Fil composite pour electroerosion. |
| AT501806B1 (de) | 2005-03-03 | 2007-04-15 | Miba Gleitlager Gmbh | Gleitlager |
| JP4813073B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2011-11-09 | 三菱電線工業株式会社 | 中心コンタクト、アンカーコネクタ、及びそれらのコネクタ構造 |
| BRPI0519837B1 (pt) * | 2005-09-22 | 2016-11-16 | Mitsubishi Shindo Kk | ligas de cobre de fácil usinagem contendo um teor de chumbo muito baixo |
| DE502005002181D1 (de) * | 2005-12-14 | 2008-01-17 | Kemper Gebr Gmbh & Co Kg | Verwendung einer migrationsarmen Kupferlegierung sowie Bauteile aus dieser Legierung |
| EP1801250B1 (de) * | 2005-12-22 | 2017-11-08 | Viega Technology GmbH & Co. KG | Migrationsarme Bauteile aus Kupferlegierung für Medien oder Trinkwasser führender Gewerke |
| AT504088B1 (de) * | 2006-09-01 | 2008-11-15 | Miba Gleitlager Gmbh | Gleitlager |
| EP1936388A1 (de) | 2006-12-22 | 2008-06-25 | Wieland-Werke Ag | Elektrisches Leitermaterial mit Messwiderstand |
| BRPI0810168A2 (pt) * | 2007-04-09 | 2014-12-30 | Usv Ltd | Composições farmacêuticas de bissulfato de clopidogrel e processos de preparação das mesmas |
| CN101440444B (zh) * | 2008-12-02 | 2010-05-12 | 路达(厦门)工业有限公司 | 无铅易切削高锌硅黄铜合金及其制造方法 |
| CN101440445B (zh) * | 2008-12-23 | 2010-07-07 | 路达(厦门)工业有限公司 | 无铅易切削铝黄铜合金及其制造方法 |
| US20100155011A1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-24 | Chuankai Xu | Lead-Free Free-Cutting Aluminum Brass Alloy And Its Manufacturing Method |
| TWI387656B (zh) * | 2009-07-06 | 2013-03-01 | Modern Islands Co Ltd | Preparation of Low Lead Brass Alloy and Its |
| US20110081272A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-07 | Modern Islands Co., Ltd. | Low-lead copper alloy |
| US20110081271A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-07 | Modern Islands Co., Ltd. | Low-lead copper alloy |
| US20110142715A1 (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Globe Union Industrial Corporation | Brass alloy |
| TWI398532B (zh) * | 2010-01-22 | 2013-06-11 | Modern Islands Co Ltd | Lead-free brass alloy |
| BR112013019625A2 (pt) | 2011-02-04 | 2017-01-31 | Baoshida Swissmetal Ag | liga de cu-ni-zn-mn. |
| DE102011053823A1 (de) | 2011-09-21 | 2013-03-21 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Klemmkörper für einen elektrischen Leiter |
| KR101340487B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2013-12-12 | 주식회사 풍산 | 쾌삭성 무연 구리합금 및 이의 제조방법 |
| KR101483542B1 (ko) | 2012-09-14 | 2015-01-16 | 노인국 | 실리콘 황동 괴 및 그 제조방법 |
| US8991787B2 (en) | 2012-10-02 | 2015-03-31 | Nibco Inc. | Lead-free high temperature/pressure piping components and methods of use |
| CN103480987B (zh) * | 2013-09-26 | 2015-08-19 | 郑州机械研究所 | 一种高脆性铜锌焊丝/焊片的制备方法 |
| CN103757471B (zh) * | 2013-12-31 | 2015-12-09 | 安徽瑞庆信息科技有限公司 | 一种无铅易切削镁黄铜合金材料及其制备方法 |
| DE102014101346A1 (de) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Otto Fuchs Kg | Synchronring |
| CN104018047B (zh) * | 2014-06-24 | 2016-04-06 | 长沙学院 | 一种用于无铅易切削铋黄铜的铋锰铝铈添加剂和制备方法 |
| KR102020185B1 (ko) | 2016-08-15 | 2019-09-09 | 미쓰비시 신도 가부시키가이샤 | 쾌삭성 구리 합금, 및, 쾌삭성 구리 합금의 제조 방법 |
| US11155909B2 (en) | 2017-08-15 | 2021-10-26 | Mitsubishi Materials Corporation | High-strength free-cutting copper alloy and method for producing high-strength free-cutting copper alloy |
| JP6713074B1 (ja) * | 2019-04-16 | 2020-06-24 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 銅合金板材およびその製造方法 |
| CN113906150B (zh) | 2019-06-25 | 2023-03-28 | 三菱综合材料株式会社 | 易切削铜合金铸件及易切削铜合金铸件的制造方法 |
| TWI731506B (zh) | 2019-06-25 | 2021-06-21 | 日商三菱伸銅股份有限公司 | 快削性銅合金及快削性銅合金的製造方法 |
| WO2020261666A1 (ja) | 2019-06-25 | 2020-12-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 快削性銅合金、及び、快削性銅合金の製造方法 |
| US11427891B2 (en) * | 2019-07-24 | 2022-08-30 | Nibco Inc. | Low silicon copper alloy piping components and articles |
| AU2020403497B2 (en) | 2019-12-11 | 2023-05-18 | Mitsubishi Materials Corporation | Free-cutting copper alloy and method for manufacturing free-cutting copper alloy |
| DE102020127317A1 (de) | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Diehl Metall Stiftung & Co. Kg | Bleifreie Kupferlegierung sowie Verwendung der bleifreien Kupferlegierung |
| GB2614752B (en) * | 2022-01-18 | 2024-07-31 | Conex Ipr Ltd | Components for drinking water pipes, and method for manufacturing same |
| GB2627162A (en) * | 2022-01-18 | 2024-08-14 | Conex Ipr Ltd | Components for drinking water pipes, and method for manufacturing same |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1954003A (en) * | 1930-03-31 | 1934-04-10 | Vaders Eugen | Copper alloy for chill and die casting |
| GB350750A (en) * | 1930-05-27 | 1931-06-18 | Hirsch Kupfer & Messingwerke | Copper-silicon-zinc alloy |
| DE836567C (de) * | 1948-08-18 | 1952-05-15 | Dr Eugen Vaders | Verwendung von Kupfer-Silizium-Zink-Legierungen fuer Glocken, Schellen und aehnliche langgeraete |
| FR1031211A (fr) * | 1951-01-19 | 1953-06-22 | Alliage utilisable dans l'art dentaire | |
| JPS60114545A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性銅合金 |
| JPH01272734A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-31 | Kobe Steel Ltd | 熱間加工用耐食性銅合金 |
| JPH03291344A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 熱交換器ヘッダープレート用銅合金 |
| US5167726A (en) * | 1990-05-15 | 1992-12-01 | At&T Bell Laboratories | Machinable lead-free wrought copper-containing alloys |
| JPH0533087A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 小型導電性部材用銅合金 |
| DE4318377C2 (de) * | 1992-06-02 | 1994-04-28 | Hetzel & Co Metallhuettenwerk | Messinglegierung |
| ES2099863T3 (es) | 1992-06-02 | 1997-06-01 | Hetzel Metalle Gmbh | Aleacion de laton. |
| JP3413864B2 (ja) * | 1993-02-05 | 2003-06-09 | 三菱伸銅株式会社 | Ｃｕ合金製電気電子機器用コネクタ |
| JP3291344B2 (ja) * | 1993-02-22 | 2002-06-10 | 三洋電機株式会社 | 自動販売機 |
| JPH09143598A (ja) * | 1995-11-22 | 1997-06-03 | Chuetsu Gokin Chuko Kk | 加熱装置用黄銅合金材料 |
| JP3956322B2 (ja) * | 1996-05-30 | 2007-08-08 | 中越合金鋳工株式会社 | ワンウェイクラッチ用エンドベアリング及びその他の摺動部品 |
| JPH111736A (ja) * | 1997-06-09 | 1999-01-06 | Chuetsu Gokin Chuko Kk | 加熱装置用黄銅合金材料 |
| JP2000087158A (ja) * | 1998-09-11 | 2000-03-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体リードフレーム用銅合金 |
| JP2001064742A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-03-13 | Chuetsu Metal Works Co Ltd | 耐食性、被削性、熱間加工性に優れた黄銅合金 |
| JP4294196B2 (ja) * | 2000-04-14 | 2009-07-08 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | コネクタ用銅合金およびその製造法 |
| JP3903297B2 (ja) * | 2000-06-30 | 2007-04-11 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | 耐脱亜鉛性銅基合金 |
| JP4441669B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2010-03-31 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 耐応力腐食割れ性に優れたコネクタ用銅合金の製造法 |
-
2003
- 2003-02-28 DE DE10308778A patent/DE10308778B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-01-30 AT AT04002009T patent/ATE380258T1/de active
- 2004-01-30 DE DE502004005634T patent/DE502004005634D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-01-30 EP EP04002009A patent/EP1452613B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-01-30 DK DK04002009T patent/DK1452613T3/da active
- 2004-02-18 JP JP2004041154A patent/JP4537728B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2004-02-18 CN CNB2004100042937A patent/CN100430498C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2004-02-25 CA CA002458723A patent/CA2458723C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-26 US US10/788,037 patent/US7354489B2/en active Active
- 2004-02-27 AU AU2004200784A patent/AU2004200784B2/en not_active Ceased
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100510132C (zh) * | 2004-10-11 | 2009-07-08 | 迪尔金属合作两合公司 | 铜-锌-硅合金、其用途和其制备 |
| CN1925065B (zh) * | 2005-09-02 | 2010-04-14 | 日立电线株式会社 | 电气元件用铜合金材料及其制造方法 |
| CN102086492A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-08 | 新兴铸管（浙江）铜业有限公司 | 用于铜排的黄铜合金及其制造工艺 |
| CN102816946A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 浙江万得凯铜业有限公司 | 一种铜棒的制作工艺 |
| CN102878204A (zh) * | 2011-06-14 | 2013-01-16 | 米巴·格来特来格有限公司 | 多层轴瓦 |
| CN102878204B (zh) * | 2011-06-14 | 2019-08-23 | 米巴滑动轴承奥地利有限公司 | 多层轴瓦 |
| CN103114220A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-05-22 | 路达(厦门)工业有限公司 | 一种热成型性能优异的无铅易切削耐蚀黄铜合金 |
| WO2014117684A1 (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | 路达(厦门)工业有限公司 | 一种热成型性能优异的无铅易切削耐蚀黄铜合金 |
| CN104831114A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-08-12 | 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 | 新型多组分环保无铅合金新材料合金棒及其制备方法 |
| CN107805738A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-03-16 | 江西勇骏实业有限公司 | 一种镍铝黄铜合金及其制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1452613B1 (de) | 2007-12-05 |
| CA2458723C (en) | 2009-10-06 |
| CA2458723A1 (en) | 2004-08-28 |
| EP1452613A3 (de) | 2004-09-22 |
| DK1452613T3 (da) | 2008-04-14 |
| AU2004200784A1 (en) | 2004-09-16 |
| EP1452613A2 (de) | 2004-09-01 |
| CN100430498C (zh) | 2008-11-05 |
| US7354489B2 (en) | 2008-04-08 |
| ATE380258T1 (de) | 2007-12-15 |
| JP4537728B2 (ja) | 2010-09-08 |
| AU2004200784B2 (en) | 2009-08-20 |
| US20040234411A1 (en) | 2004-11-25 |
| DE10308778B3 (de) | 2004-08-12 |
| DE502004005634D1 (de) | 2008-01-17 |
| JP2004263301A (ja) | 2004-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100430498C (zh) | 无铅铜合金和其应用 | |
| CN1570165A (zh) | 无铅铜合金和其应用 | |
| JP5916464B2 (ja) | 銅合金展伸材、銅合金展伸材の製造方法および銅合金部品の製造方法 | |
| US7628872B2 (en) | Lead-free free-cutting copper-antimony alloys | |
| EP2009122B1 (de) | Kupfer-Zink-Legierung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung | |
| JP6514318B2 (ja) | 電気接続部材及びその製造方法 | |
| EP1482063A1 (en) | Processing copper-magnesium alloys and improved copper alloy wire | |
| GB2366571A (en) | Copper based alloys and methods of processing copper based alloys | |
| MXPA06011498A (es) | Aleacion basada en cobre maquinable y metodo de produccion. | |
| EP3418409B1 (en) | Aluminum alloy and fastener member | |
| GB2369625A (en) | Magnesium alloy | |
| JP2021509934A (ja) | 銅−亜鉛合金 | |
| CN1196870C (zh) | 铜－锌－铝塑性材料及其应用 | |
| EP2379761A1 (en) | A metal alloy | |
| WO2017148569A1 (de) | Zinnhaltige kupferlegierung, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung | |
| KR100864909B1 (ko) | 쾌삭성 구리합금 | |
| CN1590569A (zh) | 优异抗腐裂性和抗脱锌性能的铜合金及其制造方法 | |
| TWI751825B (zh) | 快削性銅合金及快削性銅合金的製造方法 | |
| WO2010104527A1 (en) | Lead-free brass alloy | |
| TW202407110A (zh) | 銅鋅可鍛合金、由銅鋅可鍛合金構成之半成品及此種半成品之製造方法 | |
| KR101476284B1 (ko) | 성형 및 가공성이 우수한 Si-Mg계 알루미늄 합금(A6061 RD) 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20081105 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |