ES2680343T3 - Low lead brass alloy - Google Patents
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Abstract
Una aleación de latón con bajo contenido de plomo, caracterizada porque comprende: para el peso total de la aleación de latón, 62.5-63% en peso de cobre, 0.16-0.24% en peso de plomo, 0-0.02% en peso de antimonio, 0-0.01% en peso de magnesio, 0-0.2% en peso de estaño, 0.0005-0.0009% en peso de boro, 0.55-0.7% en peso de aluminio, 0.05-0.15% en peso de hierro, 0-0.15% en peso de níquel, 0.09-0.12% en peso de arsénico, 0-0.005% en peso de circonio, 0 -0.01% en peso de impurezas y el resto de zinc.A low-lead brass alloy, characterized in that it comprises: for the total weight of the brass alloy, 62.5-63% by weight of copper, 0.16-0.24% by weight of lead, 0-0.02% by weight of antimony , 0-0.01% by weight of magnesium, 0-0.2% by weight of tin, 0.0005-0.0009% by weight of boron, 0.55-0.7% by weight of aluminum, 0.05-0.15% by weight of iron, 0-0.15% by weight of nickel, 0.09-0.12% by weight of arsenic, 0-0.005% by weight of zirconium, 0 -0.01% by weight of impurities and the rest of zinc.
Description
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DescripciónDescription
Aleación de latón de bajo contenido de plomoLow lead brass alloy
CAMPO DE LA INVENCIONFIELD OF THE INVENTION
[0001] La invención se refiere a una aleación de latón con bajo contenido de plomo.[0001] The invention relates to a low lead brass alloy.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIONBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] El cobre tiene una excelente conductividad eléctrica y respeto al medio ambiente, y las bacterias nocivas para el ser humano no pueden sobrevivir en su superficie. Se agregan otros elementos al cobre para mejorar su rendimiento. Por ejemplo, la adición de plomo a la aleación de latón que contiene cobre y zinc mejora significativamente el rendimiento de corte del latón. Sin embargo, el plomo tiene un efecto destructivo en la salud humana y el equilibrio ecológico. También es una tendencia en todo el mundo que existen crecientes restricciones en la aplicación de aleaciones que contienen plomo.[0002] Copper has excellent electrical conductivity and respect for the environment, and bacteria harmful to humans cannot survive on its surface. Other elements are added to copper to improve its performance. For example, the addition of lead to the brass alloy containing copper and zinc significantly improves the cutting performance of the brass. However, lead has a destructive effect on human health and ecological balance. It is also a worldwide trend that there are increasing restrictions in the application of alloys that contain lead.
[0003] Además, el problema ambiental es cada vez más relevante, y el entorno laboral se está volviendo más serio. Como resultado, la resistencia de la superficie de los productos de latón se reduce, y la tubería de latón incluso puede perforarse. Esto reduce en gran medida la vida útil de los productos de latón y causa problemas en la aplicación.[0003] In addition, the environmental problem is increasingly relevant, and the work environment is becoming more serious. As a result, the surface resistance of brass products is reduced, and the brass pipe can even be drilled. This greatly reduces the shelf life of brass products and causes problems in the application.
[0004] Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar una fórmula de aleación para resolver los problemas anteriores, que pueda reemplazar al latón con un alto contenido de plomo, sea resistente a la corrosión por descincificación, y además tenga un excelente rendimiento de fundición, capacidad de forja, rendimiento de corte, resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas.[0004] Therefore, there is a need to provide an alloy formula to solve the above problems, which can replace brass with a high lead content, is resistant to corrosion by decincification, and also has excellent casting performance , forging capacity, cutting performance, corrosion resistance and mechanical properties.
[0005] El documento CN 101988164 A divulga una aleación de latón resistente a la descincificación con bajo contenido de plomo, que comprende menos de 0,3% en peso de plomo (Pb), 0,02 a 0,15% en peso de antimonio (Sb), 0,02 a 0,25% en peso de arsénico (As) , 0.4 a 0.8% en peso de aluminio (Al), 1 a 20 ppm de boro (B) y más de 97% en peso de cobre (Cu) y zinc (Zn), donde el contenido de cobre en la aleación de latón resistente a la descincificación es 58 a 70% en peso.[0005] CN 101988164 A discloses a brass alloy resistant to decincification with low lead content, which comprises less than 0.3% by weight of lead (Pb), 0.02 to 0.15% by weight of antimony (Sb), 0.02 to 0.25% by weight of arsenic (As), 0.4 to 0.8% by weight of aluminum (Al), 1 to 20 ppm of boron (B) and more than 97% by weight of copper (Cu) and zinc (Zn), where the copper content in the brass alloy resistant to decincification is 58 to 70% by weight.
RESUMEN DE LA INVENCIONSUMMARY OF THE INVENTION
[0006] Es un objeto de la invención proporcionar una aleación de latón que exhibe excelentes caracteísticas como resistencia a la tracción, velocidad de alargamiento, resistencia a la descincificación y rendimiento de corte, que es adecuada para cortar productos procesados que requieren alta resistencia, resistencia al desgaste y resistencia al empapado de agua. La aleación de latón de la invención puede reemplazar de forma segura el cobre de aleación con un alto contenido de plomo, y puede cumplir completamente con las demandas sobre restricciones en productos que contienen plomo en el desarrollo de la sociedad humana.[0006] It is an object of the invention to provide a brass alloy that exhibits excellent characteristics such as tensile strength, elongation speed, decincification resistance and cutting performance, which is suitable for cutting processed products that require high strength, strength. to wear and resistance to water soaking. The brass alloy of the invention can safely replace alloy copper with a high lead content, and can fully meet the demands for restrictions on products containing lead in the development of human society.
[0007] Para lograr el objetivo anterior, los inventores han propuesto la siguiente aleación de latón con bajo contenido de plomo.[0007] To achieve the above objective, the inventors have proposed the following low-lead brass alloy.
[0008] Una aleación de latón con bajo contenido de plomo (en lo sucesivo, el producto 1), no de acuerdo con la presente invención, comprende: para el peso total de la aleación de latón, 62,5-63% en peso de cobre, 0,16-0,24% en peso de plomo, 0,55-0,7% en peso de aluminio, y un resto de zinc.[0008] A brass alloy with a low lead content (hereinafter product 1), not in accordance with the present invention, comprises: for the total weight of the brass alloy, 62.5-63% by weight of copper, 0.16-0.24% by weight of lead, 0.55-0.7% by weight of aluminum, and a remainder of zinc.
[0009] En el producto 1, el contenido de plomo se reduce a 0,24% en peso o menos, el contenido de cobre se mantiene en 62,5-63% en peso, y se agrega una pequeña cantidad de aluminio para aumentar el rendimiento de corte de la aleación de latón. Mientras tanto, dado que el aluminio tiene una mayor tendencia a ionizarse en la superficie de la aleación que el zinc, y reacciona preferentemente con oxígeno para dar un gas corrosivo o solución para desarrollar una densa película protectora de óxido de aluminio sobre la superficie de la aleación, incrementando así la resistencia a la corrosión y la descincificación de la aleación de latón en el entorno severo. Además, el aluminio puede aumentar la fluidez de moldeo de la aleación, de modo que la aleación muestra una mejora significativa en resistencia y dureza. Con el fin de hacer un mejor uso de los efectos anteriores, el contenido de aluminio es 0,55-0,7% en peso del peso total de la aleación de latón.[0009] In product 1, the lead content is reduced to 0.24% by weight or less, the copper content is maintained at 62.5-63% by weight, and a small amount of aluminum is added to increase The cutting performance of the brass alloy. Meanwhile, since aluminum has a greater tendency to ionize on the surface of the alloy than zinc, and preferably reacts with oxygen to give a corrosive gas or solution to develop a dense protective film of aluminum oxide on the surface of the alloy, thus increasing the corrosion resistance and decincification of the brass alloy in the severe environment. In addition, aluminum can increase the molding fluidity of the alloy, so that the alloy shows a significant improvement in strength and hardness. In order to make better use of the above effects, the aluminum content is 0.55-0.7% by weight of the total weight of the brass alloy.
[0010] Preferiblemente, el producto 1, no de acuerdo con la presente invención, comprende adicionalmente: uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en 0-0.02% en peso de antimonio, 0-0.2% en peso de estaño, 0-0.01% en peso de magnesio y 0,09-0,12% en peso de arsénico para el peso total de la aleación de latón. Todos estos[0010] Preferably, product 1, not according to the present invention, further comprises: one or more elements selected from the group consisting of 0-0.02% by weight of antimony, 0-0.2% by weight of tin, 0- 0.01% by weight of magnesium and 0.09-0.12% by weight of arsenic for the total weight of the brass alloy. All these
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elementos pueden, hasta cierto punto, aumentar el rendimiento de corte de la aleación de latón. La adición de antimonio y estaño puede aumentar significativamente la resistencia de la aleación y mejorar su plasticidad y resistencia a la corrosión. Una pequeña cantidad de arsénico puede aumentar la resistencia a la descincificación de la aleación. Sin embargo, un alto contenido de arsénico no es favorable, ya que disminuirá la forjabilidad térmica y el comportamiento a la extrusión de la aleación.Elements can, to some extent, increase the cutting performance of the brass alloy. The addition of antimony and tin can significantly increase the strength of the alloy and improve its plasticity and corrosion resistance. A small amount of arsenic can increase the resistance to decay of the alloy. However, a high arsenic content is not favorable, since it will decrease the thermal forgeability and extrusion behavior of the alloy.
[0011] Más preferiblemente, el producto mencionado anteriormente, que no está de acuerdo con la presente invención, comprende adicionalmente uno o más elementos seleccionados del grupo que consiste en 0,0005-0,0009% en peso de boro, 0,05-0,15% en peso de hierro, 0-0,15% en peso de níquel y 0-0.005% en peso de zirconio para el peso total de la aleación de latón. El boro puede aumentar la resistencia a la corrosión de la aleación de latón, y también puede prevenir la deszincificación. El hierro puede mejorar la tenacidad de la aleación de latón. El níquel no solo puede evitar la oxidación de la aleación de latón, sino que también puede formar compuestos intermetálicos entre los metales de la aleación, que precipitan uniformemente en la matriz, lo que aumenta la resistencia al desgaste y la resistencia de la aleación. El zirconio puede ayudar a refinar los granos, aumentando así el rendimiento de fundición de la aleación de latón.[0011] More preferably, the above-mentioned product, which is not in accordance with the present invention, additionally comprises one or more elements selected from the group consisting of 0.0005-0,0009% by weight of boron, 0.05- 0.15% by weight of iron, 0-0.15% by weight of nickel and 0-0.005% by weight of zirconium for the total weight of the brass alloy. Boron can increase the corrosion resistance of the brass alloy, and can also prevent dezincification. Iron can improve the toughness of the brass alloy. Not only can nickel prevent oxidation of the brass alloy, but it can also form intermetallic compounds between the metals in the alloy, which precipitate evenly in the matrix, which increases the wear resistance and strength of the alloy. Zirconium can help refine the grains, thereby increasing the casting performance of the brass alloy.
[0012] Una aleación de latón con bajo contenido de plomo (denominada en lo sucesivo producto 2), no de acuerdo con la presente invención, comprende: para el peso total de la aleación de latón, 62,5-63% en peso de cobre, 0,16-0,24% en peso de plomo, dos o más elementos seleccionados del grupo que consiste en 0.55-0.7% en peso de aluminio, 0-0.02% en peso de antimonio, 0-0.2% en peso de estaño, y 0-0.01% en peso de magnesio para el peso total de la aleación de latón, y el resto de zinc. El aluminio, el antimonio, el estaño y el magnesio se añaden por las mismas razones que el producto inventivo 1, y se agregan de acuerdo con las necesidades reales.[0012] A brass alloy with a low lead content (hereinafter referred to as product 2), not in accordance with the present invention, comprises: for the total weight of the brass alloy, 62.5-63% by weight of copper, 0.16-0.24% by weight of lead, two or more elements selected from the group consisting of 0.55-0.7% by weight of aluminum, 0-0.02% by weight of antimony, 0-0.2% by weight of tin, and 0-0.01% by weight of magnesium for the total weight of the brass alloy, and the rest of zinc. Aluminum, antimony, tin and magnesium are added for the same reasons as the inventive product 1, and added according to actual needs.
[0013] Preferiblemente, el producto 2 comprende además dos o más elementos seleccionados del grupo que consiste en 0,09-0,12% en peso de arsénico, 0,0005-0,0009% en peso de boro, 0,05-0,15% en peso de hierro, 0-0,15% en peso de níquel y 0-0.005% en peso de zirconio por el peso total de la aleación de latón. El arsénico, el boro, el hierro, el níquel y el circonio se añaden por las mismas razones que el producto inventivo 1, y se agregan de acuerdo con las necesidades reales.[0013] Preferably, product 2 further comprises two or more elements selected from the group consisting of 0.09-0.12% by weight of arsenic, 0.0005-0,0009% by weight of boron, 0.05- 0.15% by weight of iron, 0-0.15% by weight of nickel and 0-0.005% by weight of zirconium by the total weight of the brass alloy. Arsenic, boron, iron, nickel and zirconium are added for the same reasons as inventive product 1, and added according to actual needs.
[0014] Una aleación de latón con bajo contenido de plomo (en lo sucesivo, el producto inventivo 3), de acuerdo con la invención, comprende: para el peso total de la aleación de latón, 62,5-63% en peso de cobre, 0,16-0,24% en peso de plomo , 0-0,02% en peso de antimonio, 0-0,01% en peso de magnesio, 0-0,2% en peso de estaño, 0,0005-0,0009% en peso de boro, 0,55-0,7% en peso de aluminio, 0,05-0,15% en peso de hierro, 0-0,15% en peso de níquel, 0,09-0,12% en peso de arsénico, 0-0,005% en peso de zirconio, 0-0,01% en peso de impurezas y un resto de zinc. El antimonio, el magnesio, el estaño, el boro, el aluminio, el hierro, el níquel, el arsénico y el zirconio se añaden por las mismas razones que en el producto 1. En el producto inventivo 3, estos elementos se agregan simultáneamente con el fin de satisfacer necesidades específicas de rendimiento del producto.[0014] A brass alloy with a low lead content (hereinafter the inventive product 3), according to the invention, comprises: for the total weight of the brass alloy, 62.5-63% by weight of copper, 0.16-0.24% by weight of lead, 0-0.02% by weight of antimony, 0-0.01% by weight of magnesium, 0-0.2% by weight of tin, 0, 0005-0,0009% by weight of boron, 0.55-0.7% by weight of aluminum, 0.05-0.15% by weight of iron, 0-0.15% by weight of nickel, 0, 09-0.12% by weight of arsenic, 0-0.005% by weight of zirconium, 0-0.01% by weight of impurities and a zinc residue. Antimony, magnesium, tin, boron, aluminum, iron, nickel, arsenic and zirconium are added for the same reasons as in product 1. In inventive product 3, these elements are added simultaneously with in order to meet specific product performance needs.
DESCRIPCION DETALLADADETAILED DESCRIPTION
[0015] Las soluciones técnicas de la invención se describirán expresamente haciendo referencia a realizaciones de la misma.[0015] The technical solutions of the invention will be expressly described with reference to embodiments thereof.
[0016] La medición del rendimiento resistente a la corrosión por descincificación, tal como se usa en la presente memoria, se realiza según la especificación AS-2345-2006 en estado fundido, en la que se añaden 12,8 g de cloruro de cobre a 1000 cc. de agua desionizada y el objeto a medir se coloca en la solución resultante durante 24 horas para medir una profundidad de descincificación.[0016] The measurement of corrosion-resistant performance by decincification, as used herein, is performed according to the AS-2345-2006 specification in the molten state, in which 12.8 g of copper chloride are added. at 1000 cc of deionized water and the object to be measured is placed in the resulting solution for 24 hours to measure a depth of decincification.
[0017] O indica una profundidad de descincificación de menos de 300 ^m; O indica una profundidad de eszincificación entre 300 ^m y 400 ^m; y X indica una profundidad de descincificación mayor de 400 ^m.[0017] Or indicates a depth of decincification of less than 300 ^ m; O indicates a depth of eszincification between 300 ^ m and 400 ^ m; and X indicates a depth of decincification greater than 400 ^ m.
[0018] La medición del rendimiento de corte, como se usa en el presente documento, se realiza en el estado fundido, en el que se adopta la misma herramienta de corte con la misma velocidad de corte y la misma magnitud de alimentación. La velocidad de corte es 25 m/min (metros por minuto), la magnitud de alimentación es de 0.2 mm / r (milímetro por número de hoja de corte), la profundidad de corte es de 0.5 mm, la varilla de medición tiene un diámetro de 20 mm y la aleación C36000 se toma como referencia. La velocidad de corte relativa se obtiene midiendo la resistencia al corte.[0018] The measurement of the cutting performance, as used herein, is performed in the molten state, in which the same cutting tool is adopted with the same cutting speed and the same magnitude of feed. The cutting speed is 25 m / min (meters per minute), the feeding magnitude is 0.2 mm / r (mm per cutting blade number), the cutting depth is 0.5 mm, the measuring rod has a 20 mm diameter and C36000 alloy is taken as reference. The relative cutting speed is obtained by measuring the cut resistance.
La velocidad de corte relativa = resistencia al corte de la aleación C36000 / resistencia al corte de la muestraRelative cutting speed = C36000 alloy shear strength / sample shear strength
[0019] O indica una tasa de corte relativa mayor que 85%; y O indica una tasa de corte relativa superior al 70%.[0019] Or indicates a relative cut-off rate greater than 85%; and O indicates a relative cut rate greater than 70%.
[0020] Tanto la medición de la resistencia a la tracción como la medición de la tasa de elongación, como se usan en la presente memoria, se realizan en el estado fundido a temperatura ambiente como una medida de elongación. La tasa de elongación se refiere a una relación entre la deformación total de la sección de calibre después del alargamiento AL y la longitud de calibre inicial L de la muestra en porcentaje: 6 = AL / Lx100%. La muestra de referencia es un latón que[0020] Both the tensile strength measurement and the elongation rate measurement, as used herein, are performed in the molten state at room temperature as a measure of elongation. The elongation rate refers to a ratio between the total deformation of the gauge section after elongation AL and the initial gauge length L of the sample in percentage: 6 = AL / Lx100%. The reference sample is a brass that
5 contiene plomo con el mismo estado y especificación, es decir, aleación C36000.5 contains lead with the same state and specification, that is, C36000 alloy.
[0021] Como se usa en este documento, el rendimiento de los elementos en aleación para disolverse en agua se prueba de acuerdo con GB/T5750-2006 "Métodos de examen estándar para agua potable" y se juzga de acuerdo con GB5749-2006 "Estándares para la calidad del agua potable" ".[0021] As used herein, the performance of the alloying elements to dissolve in water is tested in accordance with GB / T5750-2006 "Standard test methods for drinking water" and is judged in accordance with GB5749-2006 " Standards for drinking water quality "".
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[0022] Según la medición, las proporciones para los constituyentes de la aleación C36000 mencionadas anteriormente se enumeran a continuación, en la unidad de porcentaje en peso (% en peso):[0022] Depending on the measurement, the proportions for the C36000 alloy constituents mentioned above are listed below, in the unit of weight percentage (% by weight):
- Material N° Material No.
- Cobre (Cu) Zinc (Zn) Bismuto (Bi) Antimonio (Sb) Manganeso (Mn) Aluminio (Al) Estaño (Sn) Plomo (Pb) Hierro (Fe) Copper (Cu) Zinc (Zn) Bismuth (Bi) Antimony (Sb) Manganese (Mn) Aluminum (Al) Tin (Sn) Lead (Pb) Iron (Fe)
- Aleación C36000 C36000 Alloy
- 60,53 36,26 0 0 0 0 0,12 2,97 0,12 60.53 36.26 0 0 0 0 0.12 2.97 0.12
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RealizaciónRealization
[0023] La Tabla 1 enumera 15 constituyentes diferentes para la aleación de latón con bajo contenido de plomo, estando 20 cada constituyente en la unidad de porcentaje en peso (% en peso). En particular, el n°. 7 y 15 de las realizaciones[0023] Table 1 lists 15 different constituents for the low lead brass alloy, with each constituent being in the unit of weight percent (% by weight). In particular, no. 7 and 15 of the embodiments
ilustradas en la Tabla 1 están de acuerdo con el alcance de la presente invención. Las realizaciones restantes ilustradas en la Tabla 1 no están de acuerdo con el alcance de la presente invención.illustrated in Table 1 are in accordance with the scope of the present invention. The remaining embodiments illustrated in Table 1 do not agree with the scope of the present invention.
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