一種鑄造用低成本無鉛抗脫鋅黃銅合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于合金技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種無鉛環(huán)保黃銅合金，特別是設(shè)及一種鑄 造用低成本無鉛抗脫鋒黃銅合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，黃銅在使用過程中存在選擇性腐蝕一一脫鋒現(xiàn)象，耐脫鋒腐蝕性能好 對提高零件或設(shè)備壽命至關(guān)重要，耐脫鋒腐蝕性能是衡量黃銅合金材料的一項重要指標。 普通的有鉛銅合金材料的抗脫鋒腐蝕性能較差，如鑄造有鉛銅Cu化39PblAl平均脫鋒層深 度大于400μπι。針對黃銅制品的抗脫鋒能力，國際間普遍接受AS 2345標準，即黃銅制品平均 脫鋒層深度不得超過100WI1。
[0003] 目前市場上存在的耐脫鋒腐蝕黃銅，主要存在兩個問題：
[0004] 鉛含量高：市場上應(yīng)用非常廣泛的鑄造 DR黃銅CuZn35Pb2Al中都含有Pb，其含量 1.5-2..%。
[0005] 銅含量高：一些已知的銅合金如冊5A、H70A及C69300中沒有饑，符合環(huán)保要求，但 因其銅含量較高，使銅合金成本高。
[0006] 而銅含量較低的黃銅合金主要是α+β兩相黃銅，在其基礎(chǔ)上添加 As元素，能顯著提 高其耐脫鋒腐蝕性能。目前已有一定數(shù)量的在黃銅中添加神來提高抗脫鋒腐蝕性能的專 利。
[0007] 中國專利申請201110389789.0公開了 一種鑄造用低鉛耐腐蝕黃銅合金及其制造 方法，該黃銅的化學(xué)成分為銅61.0-62.5*1:.%，鉛不大于0.2￥1:.%，侶不大于0.2￥1:.%，祕 0.35-0.55wt. %，神0.15-0.. %，雜質(zhì)不大于0.15wt. %，余量為鋒。
[000引PCT專利申請W0/2001/014606公開了 一種抗脫鋒的壓鑄黃銅合金，該黃銅合金的 化學(xué)成分為銅63.0-65 . Owt. %，鉛1.5-2.. %，娃0.6-0.9wt. %，侶0.03-0.1 wt. %，神 0.03-0.1 wt. %，儀<0.5wt. %，錫<0.5wt. %，鐵0.1-0.5wt. %，棚0-15ppm，其它雜質(zhì)總和 <0.3wt. %，余量為化。
[0009] 中國專利申請200910164116.8公開了一種低鉛抗脫鋒銅合金，該合金成分為 0.3wt. % W下的鉛;0.02至0.15wt. % 的錬；0.02至0.25wt. % 的神；0.4至0.8wt. % 的侶；1 至20ppm的棚；W和97wt. % W上的銅和鋒，其中，銅在所述抗脫鋒的黃銅合金中的含量為58 至70重量％。
[0010] 中國專利申請200910171021.9公開了一種抗脫鋒的銅合金及其物品的制備方法， 其中銅合金的成分為59.5至64wt. %的銅;0.1至0.5wt. %的祕;0.08至0.16wt. %的神;5至 15ppm的棚;0.3至1.5wt. %的錫;0.1至0.7wt. %的錯;0.05wt. % W下的鉛；W及其余含量 為鋒。
[0011] 中國專利申請201010502728.6公開了 一種抗脫鋒黃銅合金，其成分為0.5至 1.. % 的娃；0.01至0.. % 的錬；0.02至0.25wt. % 的神；0.4至0.8wt. % 的侶；W及 95.8wt. % W上的銅與鋒。
[0012] 鉛在生產(chǎn)、使用過程中會對環(huán)境造成污染，危害人類的健康。美國、歐盟等發(fā)達國 家和地區(qū)已先后制定標準和法令，如NSF-ANSI372、AB-1953、Ro服等，逐步禁止生產(chǎn)、銷售和 使用含鉛產(chǎn)品。錬本身具有毒性，在使用過程中錬極易溶出，其龍頭、閥口等過水產(chǎn)品經(jīng)NSF 測試錬元素在水中的溶出量遠遠超標，存在環(huán)境污染和危害人類健康的隱患。祕金屬價格 昂貴，廢料循環(huán)鏈中需嚴格與鉛黃銅和其它金屬分開，難于控制。錯價格昂貴，且錯在合金 的烙煉過程極易與氧、硫等氧化介質(zhì)結(jié)合轉(zhuǎn)化為爐渣而大量損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的一些缺陷，本發(fā)明提供一種鑄造用低成本無鉛抗脫鋒黃銅合 金。本發(fā)明黃銅合金的綜合性能優(yōu)良，可用于生產(chǎn)水龍頭、管道接頭等零部件。本發(fā)明合金 具有優(yōu)異的抗脫鋒腐蝕性能，其平均脫鋒層深度小于100μπι。另外，該合金還具有良好的鑄 造性能、抗應(yīng)力腐蝕性能、拋光性能及焊接性能等，適用于砂鑄和低壓鑄造方法成型的水 暖、衛(wèi)浴等零部件，尤其適用于在環(huán)境較為惡劣的條件下工作的水龍頭等配件。
[0014] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0015] 本發(fā)明提供一種鑄造用低成本無鉛抗脫鋒腐蝕黃銅合金，該黃銅合金含有：60- 65wt. % 的 Cu、0.05-0.25wt. % 的 Pb、0.05-0.8wt. % 的 A1、小于 0.1 wt. % 的 Sn、0.05 ~ 0.16wt. %的As,其余為Zn和不可避免的雜質(zhì)，且鋒當(dāng)量X滿足下式的要求：35% <X< 39.5%，其中，乂=(化10化1)/^+8+1(：化1)，公式中乂-復(fù)雜黃銅鋒當(dāng)量;4-含銅量（％);8- 實際含鋒量（％ );Ci-其它合金元素含量（％ );CiKi-各元素對應(yīng)的鋒當(dāng)量。
[0016] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中化的含量為:62-64wt. % ;
[0017] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中Pb的含量為：0. l-0.25wt. % ;
[001引優(yōu)選地，所述黃銅合金中A1的含量為:0. l-0.4wt. % ;
[0019] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中As的含量為:0.08-0.12wt. % ;
[0020] 優(yōu)選地，所述鋒當(dāng)量X滿足下式的要求:36% <X<39%。
[0021] 優(yōu)選地，所述黃銅合金還包含一種或多種選自Ni、Fe、Si、P和B中的元素；
[0022] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中化的含量為:〇.〇5-〇.5巧1.%，優(yōu)選為〇.〇5-〇.2巧1.%;尸0 的含量為0.02-0.2wt. %，優(yōu)選為0.05-0.1 wt. % ; Si的含量為：0.03-0.3wt. %，優(yōu)選為 0.05-0.2*1.%;口的含量為：0.01-0.2*1.%，優(yōu)選為0.05~0.1*1.%;8的含量為：< O.Olwt. %，優(yōu)選為5-30ppm。
[0023] 本發(fā)明還提供了另一種鑄造用低成本無鉛抗脫鋒腐蝕黃銅合金，該黃銅合金含 有：60-65"1.%的加、0.05-0.25"1.%的饑、0.05-0.4"1.%的41、0.1-0.4"1.%的511、0.05 ~0.16wt. %的As,其余為Zn和不可避免的雜質(zhì)，且鋒當(dāng)量X滿足下式的要求：35%<X< 39%，其中，乂=(8+1(：化1)/^+化1(：化1)，公式中乂-復(fù)雜黃銅鋒當(dāng)量;4-含銅量（％);8-實 際含鋒量（％ );Ci-其它合金元素含量（％ );CiKi-各元素對應(yīng)的鋒當(dāng)量。
[0024] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中化的含量為:62-64wt. % ;
[00巧]優(yōu)選地，所述黃銅合金中Pb的含量為:0. l-0.25wt. % ;
[00%] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中A1的含量為:0.05-0.3wt. % ;
[0027] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中Sn的含量為:0. l-0.3wt. % ;
[002引優(yōu)選地，所述黃銅合金中As的含量為:0.08-0.12wt. % ;
[0029] 優(yōu)選地，所述鋒當(dāng)量X滿足下式的要求:36% <X<38.5%。
[0030] 優(yōu)選地，所述黃銅合金還包含一種或多種選自Ni、Fe、Si、P和B中的元素；
[0031] 優(yōu)選地，所述黃銅合金中Ni的含量為:0.05~0.5wt. %，優(yōu)選為0.05~0.2wt. % ; 化的含量為0.02-0.. %，優(yōu)選為0.05-0.1 wt. % ; Si的含量為:0.03~0.3wt. %，優(yōu)選為 0.05~0.2wt. % ;P的含量為：0.01~0.2wt. %，優(yōu)選為0.05~0.1 wt. % ;B的含量為：< O.Olwt. %，優(yōu)選為5-30ppm。
[0032] W下將對本發(fā)明進行詳細描述。
[0033] 本發(fā)明提供一種鑄造用低成本抗脫鋒黃銅合金，包含該黃銅合金含有：60- 65訊1.%的加、0.05-0.25訊1.%的化、0.05-0.8訊1.%的41、小于0.1訊1.%的511，0.05- 0.16wt.%的As,其余為化和不可避免的雜質(zhì)，并滿足鋒當(dāng)量35%<X=(B+ICiKi)/(A+B+ 1(：11(。<39.5%，或60-65"1.%的加、0.05-0.25"1.%的饑、0.05-0.4"1.%的41、0.1- 0.4wt. %的Sn，0.05~0.16wt. %的As，其余為化和不可避免的雜質(zhì)，并滿足鋒當(dāng)量35 % <X =(B+ Σ C化i )/(A+化 Σ C化i) <39.0%。
[0034] 本發(fā)明中，因 Cu含量較低，而實現(xiàn)黃銅材料的低成本，Cu的含量限定在60- 65wt. %，當(dāng)Cu含量較低時，脫鋒效果較差，而Cu含量太高，則成本較高，且鑄造性能和切削 性能差。Cu的優(yōu)選含量為62-64wt. %。
[0035] 添加微量的Pb，可W改善黃銅合金的切削性能，且符合AB1953中關(guān)于衛(wèi)浴產(chǎn)品中 與水接觸的零件材料的含鉛量小于0.25wt. %的規(guī)定，W及NSF 61中對衛(wèi)浴產(chǎn)品單產(chǎn)品鉛 析出量小于5ppb的規(guī)定。
[0036] A1元素的添加可W增加合金的流動性，提高其鑄造性能，且產(chǎn)生固溶強化的效果， 提高合金強度。但A1含量較高時，促使β相析出，影響其抗脫鋒性能。
[0037] 本發(fā)明的抗脫鋒黃銅中，添加 Sn元素可W提高抗腐蝕性能，改善鑄造性能，減少鑄 件中氣孔和疏松等缺陷，但Sn含量不宜過高，否則合金的成本增高且抗脫鋒腐蝕性能降低， 且當(dāng)合金中Sn在O.lwt. % W上時，鋒當(dāng)量需小于39.0%，可穩(wěn)定合金的抗脫鋒腐蝕性能。
[0038] 添加微量的As可W顯著地改善合金的抗脫鋒性能，單純加神并不能完全使鑄件或 鍛件滿足AS 2345的要求，需要經(jīng)過一定的熱處理。神黃銅產(chǎn)品加熱到α相溶解度曲線W上 溫度，使β相溶入α相中，然后快速冷卻到α相溶解度曲線W下溫度進行固溶處理，使β相全部 消失，或者改變β相分布形態(tài)(網(wǎng)狀或條狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣聧u狀)來減輕神黃銅的脫鋒腐蝕傾向。神 含量較低時，不能顯著地改善脫鋒性能，而神含量較高時，無法得到與添加量相等的抗脫鋒 效果，且易造成金屬析出超標。As的優(yōu)選含量為0.08-0.12wt. %。
[0039] 本發(fā)明的抗脫鋒黃銅中，可W選擇性添加化、。6、51、口、8中的一種或幾種元素。其 中Ni可W增加 α比例，提高合金的耐蝕性能;添加適量的S