[发明专利]一种无铅黄铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金，具体而言涉及一种适合低压铸造、重力铸造，易切削耐蚀无铅环保黄铜合金。

背景技术

含铅黄铜合金在世界范围内有着广泛的应用，这些领域涉及机械制造、电器仪表、建筑五金、饮用水管路等。含铅黄铜合金一般是在铜锌合金内添加1～3％的金属铅，铅可以使黄铜合金具有良好的机械性能和铸造性能，易切削，或者通过低压铸造、重力铸造等铸造方法制作成各种各样的零部件。众所周知，铅对人体健康和生态平衡具有破坏作用，世界范围内的趋势也是对含铅合金的使用进行越来越多的限制。日本规定铅在饮用水中的浸出量必须小于0.01mg／L，美国规定必须小于0.001mg／L，我国也在相关方面进行了一些立法，如《电子信息产品污染防治管理办法》规定电子信息产品的含铅量必须小于0.1％。可见低含铅量的合金或者无铅合金会有越来越多的需求。然而，从黄铜合金中清除铅是困难的，因为铅的加入是保证材料具有可接受的机械加工性质和铸造性能最成本低廉且有效的方法，任何低铅黄铜合金也必须具有可接受的机械加工性质和铸造性能。实现低铅黄铜合金的一种尝试是用硅替代一些或全部的铅，一个声称具有工业上令人满意的性质的硅铜合金的实例中含有质量百分比69至80％铜、1.8至4％硅、0.02至0.4％铅，剩余由锌组成(US7056396)。该硅合金还含有少量的砷、锑、铝、磷、铋、碲和／或硒，取决于合金所需的最终性质。

实现低铅或基本无铅铜合金的另一种尝试涉及用铋替代一些或全部铅含量。铋具有类似于铅的几种性质，特别是也几乎不溶于铜合金。因此，理论上说铋以类似于铅的方式有助于机械加工性。基本不含铅的铜合金的一个实例含有1.8至5％重量的铋(US5137658)。基本不含铅的锻造铜合金的另一个实例含有至少60％铜、至少0.5％铋以及磷、铟或锡的至少一种(US5167726)。上述尝试虽然推动了无铅铜合金的发展，但用铋取代铅的合金，无论在低压铸造、重力铸造等铸造性能上，还是在切削、耐腐蚀性能上，都还有较大的待提升空间，同时因为铋较铅昂贵，较多量的使用铋还会使合金成本有较大提高。如何铸造铋含量较低且切削铸造性能较好的无铅黄铜合金，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无铅黄铜合金，该合金基本不含铅，对人体和环境无害，而且适合低压铸造、重力铸造，易切削，耐腐蚀性能好。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种无铅黄铜合金，其以质量百分比计组成为：

铜59％～69％

锡0.2％～0.7％

铋0.6％～1.8％

铝0.4％～0.75％

砷0.02％～0.11％

硼0.01％～0.06％

钛0.01％～0.05％

锆0.01％～0.04％

铅≤0.05％

铁≤0.3％

镍≤0.5％

磷≤0.015％

锑≤0.015％

镉≤0.001％

铬≤0.001％

余量为锌和不可避免的杂质。

上述无铅黄铜合金的优化方案中，其按质量百分比计组成为：

铜60～65％

锡0.4～0.6％

铋0.6～1.2％

铝0.5～0.7％

砷0.03～0.1％

硼0.01～0.04％

钛0.01～0.03％

锆0.01～0.03％

铅≤0.05％

铁≤0.2％

镍≤0.5％

磷≤0.01％

锑≤0.01％

镉≤0.001％

铬≤0.001％

余量为锌和不可避免的杂质。

进一步地，其中砷和硼的含量之比为2～2.5∶1。

或者进一步地，其中钛和锆的含量之比为1∶1～1.2。

更进一步地，其中砷、硼、钛、锆的含量之比为2∶1∶1∶1。