[发明专利]无铅磷黄铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保黄铜合金，且特别涉及一种无铅磷黄铜合金。

背景技术

现有非环保含铅黄铜的主要成分为铜与锌，两者的比例通常为约7∶3或6∶4，此外通常包含较多量杂质。为了让黄铜能具有良好的机械加工性质，公知的黄铜组成含按重量百分比计为1-3％的铅。含铅黄铜为工业上重要材料，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与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、水周边产品的含铅合金材料，特别要求不可从产品浸出铅至饮用水，且在加工过程中必须避免铅污染。从而，业界亟欲开发无铅的黄铜材料，寻找可替代含铅黄铜，并兼顾铸造性能、切削性、耐腐蚀性、与机械性质的黄铜合金。

目前已有许多无铅铜合金配方被报导，例如以硅(Si)取代铅为主要成分添加于黄铜合金中，例如美国专利US7354489、US20070062615、US20060078458、US2004023441等所公开的无铅铜合金配方，但这些技术的缺点是制成的黄铜合金切削性不佳。

此外，有文献及其余专利以添加铋(Bi)为主要成分而取代铅添加于黄铜合金中，例如美国专利US7297215、US6974509、US694.55378、US6149739、US5942056、US5653827、US5487867、US5330712、US20060005901、US20040094243、US5637160、US20070039667等所公开的含铋的黄铜合金。

上述合金配方的铋含量约涵盖按重量百分比计为0.03％-7.0％的范围，且除了铋之外，各自包含不同的元素成分及特定配比。例如美国专利US6413330系揭露同时包含铋、硅及其它成分的无铅铜合金配方。

而中国专利公开号CN101403056公开了以铋及锰代替铅的无铅黄铜合金，然而，高铋含量容易产生裂纹、夹渣等缺陷，而铋低锰高则硬度高，不易断屑，因此切削性差。

另外，还有文献公开了无铅铜合金的制程或洗铅制程的改良，例如美国专利US5904783公开了以钠、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；然而，传统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符合美国加州AB1953法规所规范的铜合金含铅量降低至0.25wt％以下。

由此可见，现有的黄铜合金产品及其制造方法显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，因此新的黄铜合金配比和其制成产品，为业界极需改进的目标，亦属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的无铅黄铜合金材料在切削加工上所存在的缺陷，而提供一种无铅无铋的环保黄铜合金，具有优良的材料性能，良好韧性及加工性，能提高合金的强度和耐腐蚀性，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的无铅磷黄铜合金，其各组分的组成按重量百分比计分别为：铜：59-64％，磷：0.01-0.85％，铝：0.1-0.25％，锰：0.05-0.25％，镍：0.1-1.5％，镁：0.1-1.5％，锆：0.05-0.5％，锑：0.02-0.15％，硅：0.01-0.5％，其余为锌和不可避免的杂质，而且，所述的无铅磷黄铜合金组成中铜加锌大于94.5wt％以上。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的磷按重量百分比计为0.1-0.5％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的铝按重量百分比计为0.12-0.2％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的锰按重量百分比计为0.1-0.2％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的镍按重量百分比计为0.3-0.9％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的镁按重量百分比计为0.5-1.2％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的锆按重量百分比计为0.1-0.3％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的锑按重量百分比计为0.04-0.12％。

前述的无铅磷黄铜合金，其中所述的硅按重量百分比计为0.1-0.2％。