[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黄铜合金，尤其是，本发明涉及一种无铅无铋的环保黄铜合金。

背景技术

现有非环保含铅黄铜合金的主要成份为铜与锌，且铜与锌的比例通常为约7∶3或6∶4，此外通常含有多量合金杂质。为了达到黄铜合金具备机械加工性质，公知黄铜合金是含重金属铅(多为1至3重量％，例如公知的H59铅黄铜合金)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。已知日本、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，且在加工制程中必须避免铅污染。例如，美国加州在2010年1月1日正式生效的AB 1953法案，即是使家居用水管等的含铅量从目前的8％大幅降低到0.25％。

目前，已有许多无铅黄铜合金配方被报导，例如第421674号台湾专利，第7354489号美国专利、第20070062615号美国专利、第20060078458号美国专利、第2004023441号美国专利及第20110104000A 1号美国专利揭露以硅(Si)为主要成分而取代铅添加于黄铜合金中，惟上述专利所揭露的无铅铜合金具有切削性不佳的缺点。

为了改善黄铜合金的切削性性能，亦有文献及专利揭露以添加铋(Bi)为主要成分而取代铅添加于黄铜合金中，以增加整体的切削性。例如第7297215号美国专利、第6974509号美国专利、第6955378号美国专利、第6149739号美国专利、第5942056号美国专利、第5653827号美国专利、第5487867号美国专利、第5330712号美国专利、第20060005901号美国专利、第20040094243号美国专利、第5637160号美国专利及第20070039667号美国专利等专利所揭露的合金配方的铋含量介于约0.03至7.0重量％的范围，然而，在黄铜合金中，高铋含量易产生裂纹、夹渣等缺陷。

也有专利揭露黄铜合金配方除了含有铋之外，另包含不同的元素成分及特定比例。例如，第101403056号中国专利揭露以铋及锰代替铅的无铅黄铜合金，然而，黄铜合金中，铋含量低而锰含量高，会使黄铜合金的硬度高，不易断屑，切削性差。例如，第6413330号美国专利揭露同时包含铋、硅及其它成分的无铅黄铜合金配方；第101440444号中国专利揭露高锌硅无铅黄铜合金，然而，因黄铜合金的含硅量高但含铜量较低，会使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，且由于硅的锌当量过高，使Cu-Zn系中的α/(α+β)相界显着移向铜侧，即强烈缩小α相区，容易产生脆性γ相，使得铸件因太脆而容易承受不住凝固时所产生的应力而破裂。高含量的硅元素，其本身熔点(1410℃)及硬度高，会造成硬质点多，产品抛光难度高，后续在表面处理时会产生麻点，严重影响合格率。

另外，也有对于无铅黄铜合金的制程或洗铅制程的改良的报导，例如，第5904783号美国专利揭露一种使用钠、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；第491897号台湾专利揭露一种含有1至2.6重量％铋的黄铜合金的制法。然而，上述专利所揭露的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0.25重量％以下，即不符合美国加州AB 1953法令规定的无铅标准。

因此，黄铜合金所用的元素材料，在重金属铅对于人体健康的影响及对环境污染等环保意识下有符合标准的需要。此外，在具体应用上仍须考虑黄铜合金的切削性、耐腐蚀性、产生裂纹、夹渣等铸造性能及机械性质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环保黄铜合金，包含：0.3至0.8重量％的铝0.1至0.8重量％的锡0.01至1.5重量％的铟；0.01至1.0重量％的钙0.1至3.0重量％的磷0.1至0.15重量％的微量元素；以及90.95重量％以上的铜与锌，其中，铜在该环保黄铜合金中的含量为58至70重量％。