TW546392B - Nickel-free white copper alloy - Google Patents

Description

546392 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 璧·明背景 丄__·發明領域 本發明係關於具有優異強度、硬度、延展性、加工性 與抗腐蝕性之不含鎳的白色銅合金，其適合作爲滑動扣件 之零件、滑動件、制動器等，或是衣物之附件，如金屬鈕 扣、扣件等，此合金不會引起過敏問題且白色度高。 2__.先前技_藝說明 習知銅合金中，例如，作爲上述扣件所用，已使用銅 -鎳-鋅合金，如，具有白色調之鎳銀，或是銅-鋅合金 ，如，紅銅或黃銅。因爲鎳銀中含有鎳作爲合金成分，所 以抗腐蝕性優異。但是當用於，例如，滑動扣件時，因爲 扣件常常與皮膚接觸，所以會有鎳引起之過敏問題。紅銅 或黃銅等銅-鋅合金因爲不含有鎳，故不會引起過敏問題 。但是其色調爲黃色，所以無法得到白色合金。 本發明簡述 所以本發明目的在於提出具有優異強度、且硬度等於 鎳銀之白色銅合金，另外除了優異延展性，其亦具有優異 加工性、抗腐蝕性與白色度高。又因爲不含鎳，所以不會 引起過敏問題。 本發明包括下述（1) 一（5)。 (1 ) 一種不含鎳之白色銅合金，如通式： CuaZnbMncAld所示，其中b，c·，d各表示wt (請先閱讀背面之注意事項再 I ^ · 1 ·1 本頁) -=0· 線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 546392 A7 B7 五、發明說明（2 ) % (重量百分比）且0 · 5<b<5，7<C<17， 〇 . 5<d<4;餘者爲a ，此合金偶爾會包含不可避免之 元素。 (2 ) —種不'含鎳之白色銅合金，如通式： CuaZnbMncAldXe所示，其中X爲選自Si ， 丁 i ，Cr中至少一種元素；b ，c ，d，e各表示wt % (重量百分比）且 Ο · 5<b<5，7<c<17，Ο · 5 ，0<e<0 · 3;餘者爲a，此合金偶爾會包含不 可避免之元素。 . (3) 如上述（1 )或（2)所述不含鎳之白色銅合 金，其中b ，c ，d各表示wt%且0 · 5幺b<4，7《c <15，0.5<d (4) 如上述（1) ，（2) ，（3)任一項所述不 含鎳之白色銅合金，其中合金於室溫時爲單一a相狀態。 (5) 如上述（1) ，（2) ，（3)任一項所述不 含鎳之白色銅合金，其中合金之色調，由JIS Z 872 9定義之色調値3*與1^*，爲0<3*<5且7< b * < 1 5。 較佳具體例之詳細說明 · 本發明之組成物中ζ η之功效在於藉由固溶強化效應 而增進合金的機械性質，且可降低成本。若Ζ η含量低於 0·5%，降低成本與強化效果將不足。若含量大於5% ，固溶共存溫度範圍變廣且巨偏析現象（macrosegregation 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公« ) 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項

Η 頁 I 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546392 A7 __B7_ 五、發明說明（3 ) )變得顯著，再者，導熱性與鑄造性亦變差。又ζ η含量 大於5 %時，季裂（season cracking )抗性變差且晶狀結 構變成ex + β相，所以無法確保足夠的冷加工性。將該含量 控制於5%以下，#便不會發生季裂的問題並維持較安定的 狀態，即使添加有通式C u a Z n b Μ η。A 1 d X e所定義 之X元素。以4%以下爲佳。Μη之功效在於藉由固溶強 化效應而增進合金的機械性質，且可降低成本。藉由加入 上述特定量之Μη而部分取代Ζ η，可以改善季裂的問題 並防止銅合金的色調過分變黃。再者，亦可降低合金的熔 點，因而改善鑄造性並抑制鋅由熔體中揮發。若用量低於 7%，色調會變黃。相反地，若高於1 7% ’晶體結構會 變成α + β相，所以無法確保足夠的冷加工性。Μ η之上限 較好爲1 5 %。 A 1之功效在於藉由在合金表面上形成安定氧化物膜 而改善季裂抗性。再者，其亦可藉由固溶強化效應而增進 合金的機械性質，並可降低成本。A 1含量的下限爲 〇 · 5 %。當含量太低，會使得季裂抗性與強化效應不足 。另外，若高於4%，晶體結構會變成α+β相，所以無法 確保足夠的冷加工性。故較好爲2 %以下。 通式C U a Z IlbMncA 1 dXe中之兀素X (运自 Si ,Ti ，Cr中至少一種元素）用來於熔融時之熔體 表面形成外層（coating )，並用來防止Μη氧化及Ζ η揮 發。再者藉由於合金表面形成安定氧化物外層，可以於退 火時防止Μη散失並改善季裂抗性，同時亦可防止SMn 本^張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ^ <請先閱讀背面之注意事項再 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546392 Α7 Β7 五、發明說明（4广 氧化所引起的時間流逝之色調改變。元素X之含量下限爲 大於0%。若含量太低將無法充分獲得上述功效，所以含 量較好爲0 · 02%以上。若含量高於〇 · 3%，會與組 成物中的元素形成金屬間化合物，導致冷加工性變差。 本發明合金由單一α相組成，故可確保足夠的冷加工性 。若超出本發明組成範圍，晶狀結構變成α + β相，使加工 性變差。 再者，本發，明合金之〇<a*<5且7<b*<15 , 基於由J IS Z 8729定義之（L*a*b*)比色 系統色品圖。 本發明說明書中所述色調係依j I s Z 8 7 2 9 定義之材料顏色規格所述心理測量亮度指數L * (亮度： L * )以及心理測量色品指數a * (綠一紅·· a * )與b * ( 藍-黃：b * )的數値來表示。特別地，爲了得到白色（本 發明特徵）’較好使顏色靠近無彩色，即上述色品指數a* 與b *。 現在以實例具體說明本發明。 實例 表1所示本發明實例1 - 1 4中，以下述內容製備並 評估測試材料。表1所示比較例1 一 1 〇亦以相同步驟進 行。 . 就各預定組成，秤量純Cu (99 .9%)，純Zn (99.9-99.99%)，純 Μη(99·9%)， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再 ιιβΐ 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 546392 五、發明說明（5 / 純 Α1 (99·99%)，純丁 i ，純 Si ，與純 Cr 以 製得200 cm3之錠。於氬氣（丄〇 cmHg)中以高周 波將各組成熔化’維持4分鐘後倒入銅鑄模（直徑4 Q mmx長度2 8m'm)中。所得之錠（2 〇 〇 cm3)切成 長約7 0mm的擠製毛坏。以毛坏溫度8 〇 〇。（：及容器溫 度6 0 0°C進行擠製。所得擠製材料（直徑8mmx長度 約1 3 0 〇mm)於爐中冷卻後於8 〇 〇°c熱處理1小時 (下文中此步驟稱爲"熱處理"）。熱處理後的擠製材料（ 線）作爲測試基材。 所得測試材料以S i C拋光紙與鑽石糊進行鏡面拋光 ’然後以色差儀（CR — 3 0 0，MinoltaLtd ·)測量， 結果表爲由J IS Z 8729定義之L*，與b* 本發明所有測試材料具有白色調，故用作爲扣件時可 提供高品質的感覺。 再者，觀察各個測試材料之微結晶結構。本發明所有 測試材料均爲單一 α相合金，所以爲冷加工性良好之材料。 比較例中有第二相共存，所以於冷加工時會有裂痕等現象 發生。本發明實例之材料，未觀察到裂痕等現象發生。特 別地，當作爲扣件零件時，Υ形零件被安裝固定於衣物上 。所以用本發明材料製成的扣件零件可被堅固地固定於衣 物上而不會發生破裂等現象。 硬度（Ην)以DPN値表示，由Vickers微硬度計用 2 5 g負載測得。應了解到本發明實例之材料具有等於或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

546392 A7 B7 五、發明說明（6 )' 大於鎳銀（比較例1 0，現今被用作爲扣件零件）的硬度 ，且機械性質優異（如強度或硬度），適合作爲扣件零件 〇 再者，以冷壓縮測試令測試材料接受8 0 %應力，觀 察表面是否出現裂痕。 表1中，"〇"表示材料表面出現裂痕，"X "表示材料 表面沒有裂痕。應了解到本發明所有實例之材料表面均無 裂痕出現 '雖然當作爲扣件零件時，如上述將其固定於衣 物上時至多會有8 0%應力，應了解到本發明實例之材料 即使接受8 0 %以上應力，仍沒有問題。 抗褪色性如下測量：令所得測試材料以S i C拋光紙 與鑽石糊進行鏡面拋光，然後曝於8 0°C與9 0%RH之 氛圍中進行恆溫與恆濕測試。接著以色差儀測量材料表面 。將恆溫與恆濕測試之前與之後的指數帶入下式中計算而 評估抗褪色性。 褪色=Vu*)2+(^)2+av -V(，X)2+(r)2 (式中a *，b *，L *爲恆溫與恆濕測試之前的指數， a 〃，b ^，L ' *爲恆溫與恆濕測試之後的指數） 由表1測試結果可以明顯看出本發明實例之材料使上 式所得數値很小，故具有優異抗褪色性。由此事實應了解 到本發明材料被用作爲扣件零件時，對於溫水淸洗具有高 抗褪色性。於此測試中，歐洲式溫水淸洗作爲基準。 抗季裂性如下評估。以冷壓縮測試令測試材料接受 8 0 %應力，將測試材料曝於1 2 · 5 %氨水溶液中，觀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再本頁) 太 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裂 546392 A7 Β7 五、發明說明（7 ) 察表面是否出現裂痕。表1中，表示材料表面出現裂 痕，"X "表示材料表面沒有裂痕。應了解到本發明所有實 例之材料表面均無裂痕出現。由此事實應了解到本發明材 料不至於因爲應力而有問題產生（如裂痕）’即使將其安 裝固定於衣物上作爲扣件零件。 (請先閱讀背面之注意事項再 I - · ϋ n 本頁) 訂· ;線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 546392 A7 五、發明說明（8 ¥域«]遛ΚΠ蝈班粼辁％〇s 〇 60.9 o 〇 〇 0^9' o_ o o s 〇 〇 o 〇 6ν·ς 〇sr卜

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Claims (1)

1. 546392 A8B8C8D8 告 公 六、申請專利範圍· 1 · 一種不含鎳之白色銅合金，如通式： CiiaZnbMncA Id 所示， 其中b，c ，d各表示wt% (重量百分比）且〇 · 5<b <5 ，7<c<17'，0 · 5幺d幺4;餘者爲a ，此合金偶 爾會包含不可避免之元素。 2·—種不含鎳之白色銅合金，如通式： C uaZ nbMncA 1 dXe 所示， 其中X爲選_§S,i ，Ti ，Cr中至少一種元素；b，c ，d，e 各表示wt% 且 〇 · 5<b<5，7<c<17， Ο · 5<d<4，0<e<0 · 3;餘者爲a，此合金偶爾會 包含不可避免之元素。 3·如申請專利範圍第1項之不含鎳之白色銅合金， 其中b ，c ，d各表示wt%且0 · 5幺b<4 ，7幺 15，0.5<d<2° 4·如申請專利範圍第2項之不含鎳之白色銅合金， 其中 b，c ，d 各表示 wt%且 0 · 5<b<4， 1 5，Ο · 5 < d < 2 ° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5·如申請專利範圍第1至4項中任一項之不含鎳之 白色銅合金，其中合金於室溫時爲單一α相狀態。 6·如申請專利範圍第1至4項中任二項之不含鎳之 白色銅合金，其中合金之色調，由JIS Z 8729 定義之色調値a*與b*，爲〇<a*<5且7<b*<l 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -13-