TW201600618A - 低鉛黃銅合金 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種低鉛黃銅合金，包括：占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛、0-0.02wt%的銻、0-0.01wt%的鎂、0-0.2wt%的錫、0.0005-0.0009wt%的硼、0.55-0.7wt%的鋁、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳、0.09-0.12wt%的砷、0-0.005wt%的鋯及0-0.01wt%的雜質，剩餘部分為鋅。
Description
本發明涉及一種低鉛黃銅合金。
銅具有優良的導電性和環境友善性，對人類有害的病菌在其表面不能存活，為改善銅材料的性能，在銅中加入其它元素，如在銅鋅黃銅中加入鉛，極大地改善了黃銅的切削性能，但是鉛對人體健康和生態平衡具有破壞作用，世界範圍內的趨勢也是對含鉛合金的使用進行越來越多的限制。
另外，隨著環境問題的日益突出，使用環境更加惡劣，使黃銅製品的表層強度降低，甚或導致黃銅管穿孔，大幅縮短黃銅製品的使用壽命，並造成應用上的問題。
因此，便有需要提供一種可替代含高量鉛黃銅，並可達到抗脫鋅腐蝕，但仍須兼顧鑄造性能、鍛造性、切削性、耐腐蝕性與機械性質的合金配方，以解決前述的問題。
本發明目的在於提供一種抗拉強度、延伸率、抗脫鋅性佳、切削性等性能優異的黃銅合金，適合作為需要高強度、耐磨損、耐漬蝕的切削加工品。可安全地取代含有大量鉛的合金銅，且完全符合人類社會發
展對含鉛產品限制的訴求。
為了達成上述目的而提案以下低鉛黃銅合金。
一種低鉛黃銅合金(以下簡稱發明物1)，包括：占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛、0.55-0.7wt%的鋁，剩餘部分為鋅。
本發明物1在把鉛的含量降至0.24wt%以下，控制銅的含量在62.5-63wt%，添加微量的鋁以此增加黃銅合金切削性。與此同時，由於鋁在合金中表面上的離子化傾向比鋅大，能夠優先與腐蝕性氣體或溶液中的氧結合，從而在合金表面形成緻密的氧化鋁保護膜，以此提高黃銅合金在惡劣環境下的耐腐蝕性和耐脫鋅性。而且鋁能夠提高合金鑄造流動性、使合金強度和硬度均顯著提高，為了較好地發揮上述作用，鋁的含量控制在黃銅合金總重的0.55-0.7wt%；上述之低鉛黃銅合金包括一種以上選自占黃銅合金總重量0-0.02wt%的銻、0-0.2wt%的錫、0-0.01wt%的鎂和0.09-0.12wt%的砷的元素，所選元素均能在一定程度上增加黃銅合金的切削性能，且銻和錫的加入能夠明顯地提高合金的強度，並使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強；微量的砷能夠提高合金的耐脫鋅性，但是不宜過高，過高的砷會使得合金的熱鍛造性和擠壓性降低；上述之低鉛黃銅合金包括一種以上選自占黃銅合金總重量0.0005-0.0009wt%的硼、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳和0-0.005wt%的鋯的元素，其中硼能夠提高黃銅合金的耐蝕性能並抑制脫鋅；鐵能夠加強黃銅合金的堅韌性；鎳不僅能抑制黃銅合金生銹，同時還能夠形成合金金
屬間的化合物，均勻地析出於基地中，提高合金的耐磨損性和強度；鋯能夠細化晶粒，從而提高黃銅合金的鑄造性。
一種低鉛黃銅合金(以下簡稱發明物2)，包括：占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛，及兩種以上選自占黃銅合金總重量0.55-0.7wt%的鋁、0-0.02wt%的銻、0-0.2wt%的錫和0-0.01wt%的鎂的元素，剩餘部分為鋅。其中添加鋁、銻、錫和鎂的理由同發明物1中所述，具體添加時根據實際需要而定；上述之低鉛黃銅合金包括兩種以上選自占黃銅合金總重量0.09-0.12wt%的砷、0.0005-0.0009wt%的硼、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳和0-0.005wt%的鋯的元素。其中添加砷、硼、鐵、鎳和鋯的理由同發明物1中所述，具體添加時根據實際需要而定。
一種低鉛黃銅合金包括：占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛、0-0.02wt%的銻、0-0.01wt%的鎂、0-0.2wt%的錫、0.0005-0.0009wt%的硼、0.55-0.7wt%的鋁、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳、0.09-0.12wt%的砷、0-0.005wt%的鋯及0-0.01wt%的雜質，剩餘部分為鋅。其中添加銻、鎂、錫、硼、鋁、鐵、鎳、砷和鋯的理由同發明物1中所述，且在發明物3中同時添加上述元素，是為了能夠較好地滿足特定產品性能的需求。
為讓本之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本發明的範圍不旨在限於所述示範性實施例。(相關領域以及獲悉本公開內容的技術人員將聯想到的)此處說明的本發明特徵的變更和另外改動以及此處說明的本發明原理的其它應用被認為是在本發明範圍之內。
本發明數值描述中的以上、以下均表示包括本數。
本文中所指的抗脫鋅腐蝕性能測試是以鑄態的形式按照AS-2345-2006規範進行，以1000C.C去離子水加入12.8g氯化銅，並將實測物放置其中，時間為24h，以測得脫鋅深度。
◎代表脫鋅深度小於300μm；○代表脫鋅深度介於300μm及400μm之間；以及ㄨ代表脫鋅深度大於400μm。
本文中所指的切削性能測試是以鑄態的形式進行，採用相同的刀具，相同切削速度和相同進刀量，切削速度為25m/min(米/分鐘)，進刀量為0.2mm/r(毫米/每刀刃數)，切削深度0.5mm，試棒直徑為20mm，並以C36000合金材料為基準，經由量測切削阻力求得相對切削率。
相對切削率=C36000合金材料的切削阻力/試樣切削阻力。
◎代表相對切削率大於85%；○代表相對切削率大於70%。
本文中所指的抗拉強度及延伸率的測試，均以鑄態的形式在室溫下進行拉伸測試。延伸率即試樣拉伸斷裂後標距段的總變形△L與原標距長度L之比的百分數：δ=△L/L×100%。對比試樣為同狀態同規格的含鉛黃黃銅，即C36000合金。
本文中所指合金元素水中溶出性能測試按照GB/T5750-2006《生活飲用水標準檢驗方法》進行測試並按照GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》判定。
上述C36000合金材料成份配比實測如下，單位為重量百分比(wt%)：
實施例
表1中為15種低鉛黃銅合金配比，各組分單位為重量百分比(wt%)。
對上述組分的合金以鑄態的形式在室溫下進行切削性能、抗脫鋅腐蝕性能、抗拉強度及延伸率的測試，對比試樣為C36000合金。
抗拉強度、延伸率、切削性能及抗脫鋅腐蝕性能實驗結果如下：
對上述組分的合金進行水中溶出性能測試，實驗結果如下(各數值單位均為mg/L)：
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (6)
- 一種低鉛黃銅合金，其特徵在於，包括：占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛、0.55-0.7wt%的鋁，剩餘部分為鋅。
- 如專利申請範圍第1項所述的低鉛黃銅合金，其特徵在於，還包括一種以上選自占黃銅合金總重量0-0.02wt%的銻、0-0.2wt%的錫、0-0.01wt%的鎂和0.09-0.12wt%的砷的元素。
- 如專利申請範圍第2項所述的低鉛黃銅合金，其特徵在於，還包括一種以上選自占黃銅合金總重量0.0005-0.0009wt%的硼、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳和0-0.005wt%的鋯的元素。
- 一種低鉛黃銅合金，其特徵在於，包括占黃銅合金總重量62.5-63wt%的銅、0.16-0.24wt%的鉛，及兩種以上選自占黃銅合金總重量0.55-0.7wt%的鋁、0-0.02wt%的銻、0-0.2wt%的錫和0-0.01wt%的鎂的元素，剩餘部分為鋅。
- 如專利申請範圍第4項所述的一種低鉛黃銅合金，其特徵在於，還包括兩種以上選自占黃銅合金總重量0.09-0.12wt%的砷、0.0005-0.0009wt%的硼、0.05-0.15wt%的鐵、0-0.15wt%的鎳和0-0.005wt%的鋯的元素。
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