[发明专利]一种适合重力铸造的无铅环保硅黄铜合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不含铅的黄铜合金，尤其涉及一种具有优异铸造性能、耐腐蚀性能、后续机加工性能的无铅易切削环保硅黄铜合金材料。它们特别适用于供水系统铸件、阀件等，是有利于人类健康与环境保护的金属材料，也是目前广泛应用的会引起对人体和环境有恶劣影响的铅黄铜的优良替代品。

背景技术

铅黄铜具有优异的机械性能和物理性能以及良好的铸造性能和切削性能，且价格低廉，因而广泛应用于仪器仪表、电子、电器、日用五金、饮用水系统等，其中尤以Hpb59-1的生产、应用量最大。

然而铅及其化合物是17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一，合金中的铅在使用过程中极易从基体中侵出或脱出，工业废气品中的铅则渗入地下水系统，各种形式的铅通过各种途径进入动物或人的食物链，危害人类健康，影响环境。近年来世界各国的医学专家已发现含铅铜合金对人类健康和环境卫生构成了威胁，欧盟、美国、日本、中国等医学机构均已做出了含铅铜合金对人类环境造成危害的报告。鉴于铅对人类健康环境的危害性，美国、日本、欧盟各国相继出台了对含铅铜合金应用的政府限令，中国政府也出台了与国际限令相一致的《电子信息产品污染防治管理办法》等强制性法规，对铜合金中的铅含量(其中电子信息产品铅的含量必须小于0.1％)和在饮用水中铅的浸出量(日本必须小于0.01mg/L，美国必须小于0.0011％)分别作出了严格控制的限令，并将不断减少其中的铅含量，含铅铜合金的应用正面临着严格的限制和挑战，而且前景将愈来愈严峻，因此开发无铅黄铜和无铅青铜来替代饮水系统中的水龙头、水表等用途的铅黄铜和含铅青铜成为了当今金属材料行业所面临的重大课题，也是响应世界循环经济(EHS计划)要求的重要工作。

针对上述情况，现有技术中开发了无铅黄铜合金。现有技术中涉及的无铅黄铜合金主要有德国公司的中国专利申请200410004292.2，200410004293.7中分别公开了一种《无铅铜合金及其应用》，涉及基于铜-锌-锡的无铅铜合金，其组分主要包括60％至70％的铜、0.5至3.5％的锡和其他粘结性元素：0.01％至0.5％铁和/或钴、0.01％至0.5％的镍、0.01至0.5％的锰和/或硅，余量为锌和不可避免的杂质。另外还可选择性地加入最高达3％的镁、最高达0.2％的磷以及最高达0.5％的银、铝、砷、锑、钛、锆。该类无铅铜合金主要应用在电工学和通信技术中的接点、销钉和紧固元件中。还可以用在运输或存储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。上述合金材料兼顾了作为塑性合金、轧制合金或者铸造合金的诸多用途，却造成实践应用过程中的实际缺点。例如在铸造过程中因流动性不佳，若应用在重力铸造当中，会出现裂纹、浇不到、缩孔等更多的铸造缺陷，造成铸件成品率下降，影响铸造成本和铸件作为高档产品的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种适合重力铸造的无铅环保硅黄铜合金材料以及制备该种青铜合金的方法。利用本发明的无铅环保黄铜合金材料以达到降低铅含量，符合环保健康的要求，同时要使其具备优良的铸造性能，特别是符合大规模的重力铸造的性能要求。

本发明提出的技术方案如下：

一种适合重力铸造的无铅环保硅黄铜合金材料，其特征在于，该合金材料的化学元素组成如下：

元素        质量百分比

铜：    70％～80％

硅：    0.7％～3.0％

铝：    0.2％～0.70％

铅：    ≤0.1％

铁：    ≤0.5％

锡：    ≤0.3％

镍：    ≤0.5％

余量为锌和不可避免的杂质。

作为上述黄铜合金材料的优化方案，该合金材料的化学元素组成如下：

元素    质量百分比

铜：    75％～78％

硅：    0.9％～2.8％

铝：    0.4％～0.65％

铅：    ≤0.05％

铁：    ≤0.4％

锡：    ≤0.2％

镍：    ≤0.3％

余量为锌和不可避免的杂质。

制备上述适合重力铸造的无铅环保黄铜合金材料的方法，该方法包括如下步骤：

一种制备上述适合重力铸造的无铅环保硅黄铜合金材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：