[发明专利]环保黄铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保铸造黄铜合金，尤其是，本发明涉及一种环保黄铜合金。

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，此外通常包含少量杂质。为了改善黄铜性质，公知黄铜含铅(多为1-3重量％)以达到产业所需的机械特性，并因此成为工业上重要材料，广泛应用于管线、水龙头、供水/排水系统的金属装置或金属阀等制品。

然而，随着环保意识抬头，重金属对于人体健康的影响和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成为目前的趋势。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，均特别要求不可从该产品溶出铅至饮用水，且在加工制程中也必须避免铅污染。因此，业界亟需开发无铅黄铜材料，寻找可替代含铅黄铜，但仍须兼顾铸造性能、切削性、耐腐蚀性与机械性质的合金配方。

目前已有许多无铅铜合金配方被报导，例如以硅(Si)为主要成分而取代铅添加在黄铜合金中，例如TW421674、US7354489、US20070062615、US20060078458及US2004023441等所披露的无铅铜合金配方。但这些公知技术的缺点是切削性不佳。另外，无铅铜合金配方，例如CN10144045所揭示以铝、硅及磷为主要合金元素，虽然可用于铸造，但切削性较差，加工效率远低于铅黄铜，不适于大批量产。CN101285138及CN101285137揭示以磷为主要合金元素，但其用于铸造则容易产生裂纹及夹渣等缺陷。

此外，亦有文献以铋(Bi)为主要成分而取代铅添加在黄铜合金中，例如US7297215、US6974509、US6955378、US6149739、US5942056、US5653827、US5487867、U S5330712、US20060005901、US20040094243、US5637160及US20070039667等。上述合金配方的铋含量约在0.5重量％至7重量％的范围，并且除了铋之外，各自包含不同的元素成分及特定比例。US6413330披露同时包含铋、硅及其它成分的无铅铜合金配方。CN101440444也披露高锌硅无铅黄铜合金。然而，因其含硅量高但含铜量较低，故合金的熔汤流动性差，在金属模中比较难充满型腔，易产生浇不足等铸造缺陷。而CN101403056披露了以铋和锰代替铅的无铅黄铜合金。然而，高铋含量易产生裂纹和夹渣等缺陷，而铋低锰高则硬度高，则不易断屑，且切削性差。

由于铋的资源稀少、价格昂贵，以较高量的铋代替铅会造成无铅黄铜的制造成本过高，不利于商业化，并且上述黄铜合金配方仍存在有铸造性能差、材料脆化未能有效改善的缺点。

另外，也有文献揭示无铅铜合金的制程或洗铅制程的改良，例如US5904783披露以钠、钾金属在高温下处理黄铜合金以减少铅滤出到供给液的方法；TW491897披露含有1-2.6重量％的铋的黄铜合金的制法；然而，公知洗铅制程仅能在含铅产品在浸入水中时，减少与水接触表面的铅析出，无法将生产原料成分中铅含量降低至0.3重量％以下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为开发环保黄铜合金材料。

本发明涉及一种环保黄铜合金，该环保黄铜合金包含：0.4-0.8重量％的铝；0.6-1.6重量％的镍；0.8-2.0重量％的锡；铜与锌含量为95.6重量％以上；以及铁、铅及磷等微量元素和杂质总含量小于0.1重量％，其中铜在该环保黄铜合金中的含量为60-68重量％。

在本发明的环保黄铜合金中，铜与锌的总含量为95.6重量％以上。在一实施方案中，铜的含量为该环保黄铜合金总重量的60-68重量％，此含量范围的铜可提供合金良好的韧性和良好的加工性。在优选实施例中，铜的含量优选为61-64重量％。

在本发明的环保黄铜合金中，铝的含量为0.4-0.8重量％。在优选实施例中，铝含量为0.5-0.6重量％，添加适量的铝可增加铜水的流动性，并改善该合金材料的铸造性能。

在本发明的环保黄铜合金中，镍含量为0.6-1.6重量％。在优选实施例中，镍含量为0.8至1.4重量％，添加适量的镍可增加铜镍，能提高黄铜的机械性能和抗蚀性能，镍黄铜的脱锌能力及应力腐蚀倾向。

在本发明的环保黄铜合金中，锡含量为0.8至2.0重量％。在优选实施例中，锡含量为1.2-1.6重量％，添加适量的锡能显著提高合金材料对高氯离子环境(如海水)的抗腐蚀性，并可提升合金材料的强度。

附图说明

图1A为本发明环保黄铜试片的金相组织分布；

图1B为铋无铅黄铜试片的金相组织分布；