[发明专利]抗脱锌的铜合金及其物品的制备方法有效
申请号: | 200910171021.9 | 申请日: | 2009-08-28 |
公开(公告)号: | CN101994024A | 公开(公告)日: | 2011-03-30 |
发明(设计)人: | 罗文麟;方晓蓉 | 申请(专利权)人: | 摩登岛股份有限公司 |
主分类号: | C22C9/04 | 分类号: | C22C9/04;C22F1/08 |
代理公司: | 永新专利商标代理有限公司 72002 | 代理人: | 于辉 |
地址: | 英属维尔京群岛托特拉*** | 国省代码: | 维尔京群岛;VG |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 抗脱锌 铜合金 及其 物品 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种抗脱锌的铜合金及其物品的制备方法,尤其是,本发明涉及一种低铅的抗脱锌的黄铜合金及其物品的制备方法。
背景技术
黄铜的主要成份为铜与锌,两者的比例通常为约7∶3或6∶4,而当黄铜中的锌含量超过20重量%(wt%)时易发生脱锌(dezincification)的腐蚀现象。例如,当黄铜合金物品应用于环境中时,优先溶解合金表面的锌,而合金所含的铜仍残留在母材上,形成多孔洞的脆性铜的腐蚀现象。一般而言,当锌含量小于15重量%时,不易发生脱锌,但随着锌含量增加,则提高脱锌的敏感性;当锌大于30重量%后,脱锌腐蚀现象会更为明显。
已有文献报导,合金组成结构及环境因素会影响脱锌腐蚀现象,由合金组成来看,含锌量大于20%的单相α黄铜脱锌后留下多孔的铜,而α+β双相黄铜的脱锌腐蚀首先自β相开始,当β相完全转变为疏松的铜后,再扩展到α相(参见王吉会等人,1999年,材料研究学报,第13期,第1-8页)。
由于黄铜脱锌现象会严重破坏黄铜合金的结构,使黄铜制品的表层强度降低,甚至导致黄铜管穿孔,大大缩短黄铜制品的使用寿命,并造成应用上的问题。特别是,在海洋气候的条件下,会直接影响水暖产品的寿命,因此,许多国家对于这种黄铜制品的抗脱锌能力加以规定,如AS 2345、ISO 6509等。以澳大利亚所制订的AS 2345规定为例,黄铜产品表面脱锌层的深度不得超过100μm。然而,也有文献指出,一般黄铜产品不易达到AS 2345的高标准(铸造技术,2007年,第09期,第1272-1274页),故业界仍持续开发抗脱锌的铜合金。
针对抗脱锌的黄铜合金的配方,除了铜及锌的必要成分外,目前已有US 4,417,929揭露包含铁、铝及硅等成分;US 5,507,885及US 6,395,110揭露包含磷、锡及镍等成分;US 5,653,827揭露包含铁、镍及铋等成分;US 6,974,509揭露包含锡、铋、铁、镍及磷的成分;US 6,787,101揭露同时包含磷、锡、镍、铁、铝、硅及砷;以及US 6,599,378及US 5,637,160等专利揭露以硒及磷等成分添加至黄铜合金以达到抗脱锌的效果;CN 1906317揭露包含铋、锡、锑及磷的成分,该合金即使不进行热处理也具有良好的耐脱锌腐蚀性能,其中并未揭露热处理的具体条件;或有文献揭露以硼及砷等添加至黄铜合金以达到抗脱锌效果(参见王吉会等人,1999年,材料研究学报,第13期,第1-8页)。
然而,公知抗脱锌的黄铜含铅量通常较高(多为1-3重量%),以利于黄铜材料的冷/热加工。但是,随着环保意识抬头,重金属对于人体健康的影响及对环境污染的问题逐渐受到重视。因此,限制含铅合金的使用为目前的趋势。日本、美国等国陆续修订相关法规,极力推动降低环境中的含铅率,涵盖用于家电、汽车、水外围产品的含铅合金材料,特别要求不可从该产品溶出铅至饮用水,且在加工过程中必须避免铅污染。因此,业界仍然持续开发黄铜材料,寻找可替代含铅抗脱锌的黄铜,但仍兼顾铸造和机械加工性能及抗脱锌腐蚀性的合金配方。
发明内容
为达上述及其它目的,本发明提供一种抗脱锌(dezincification resistant)铜合金,包括:59.5至64重量%的铜(Cu);0.1至0.5重量%的铋(Bi);0.08至0.16重量%的砷(As);5至15ppm的硼(B);0.3至1.5重量%的锡(Sn);0.1至0.7重量%的锆(Zr)0.05重量%以下的铅(Pb)以及其余含量为锌(Zn)。
在本发明的低铅的抗脱锌的黄铜中,铜的含量为59.5至64重量%,在优选实施例中,该铜的含量为62至64重量%。此范围含量的铜可提供合金良好的韧性,以利于合金材料的后续加工。
在本发明的抗脱锌的铜合金中,铋含量为0.1至0.5重量%。在优选实施例中,铋含量为0.3至0.5重量%。铋的添加有利于维持黄铜的易切削性能。
在本发明的抗脱锌的铜合金中,砷含量为0.08至0.16重量%。在优选实施例中,砷含量为0.10至0.14重量%。添加适量的砷能显著提高黄铜抗脱锌腐蚀的性能。
在本发明的抗脱锌的铜合金中,硼含量为5至15ppm。在优选实施例中,硼含量为7至13ppm。添加适量的硼可将合金材料的晶粒细化,改善合金材料性能。
在本发明的抗脱锌的铜合金中,锡含量为0.3至1.5重量%。在优选实施例中,锡含量为0.3至0.8重量%。添加适量的锡可使合金材料强度提高,并提高耐腐蚀性能。
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