技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種黃銅合金，特別是關(guān)于一種鉛含量低于0.25重量％的無鉛黃銅合金。

背景技術(shù)

黃銅的主要成份為銅與鋅，兩者的比例通常為約7∶3或6∶4，此外通常包含少量雜質(zhì)。為了改善黃銅性質(zhì)，公知的黃銅中常含有1至3重量％的鉛，以達(dá)到產(chǎn)業(yè)所需的機(jī)械特性，并因此成為工業(yè)上重要材料，廣泛應(yīng)用于管線、水龍頭、供水/排水系統(tǒng)的金屬裝置或金屬閥等制品。

然而，隨著環(huán)保意識(shí)抬頭，重金屬對(duì)于人體健康的影響及對(duì)環(huán)境污染的問題逐漸受到重視，因此，限制含鉛合金的使用已為目前的趨勢(shì)。日本、美國等國陸續(xù)修訂相關(guān)法規(guī)，極力推動(dòng)降低環(huán)境中的含鉛量，涵蓋用于家電、汽車、水外圍產(chǎn)品的含鉛合金材料，特別要求鉛不可從該產(chǎn)品中溶出至飲用水，且在加工制程中必須避免鉛污染。

另一方面，當(dāng)黃銅中的鋅含量超過20重量％時(shí)易發(fā)生脫鋅(dezincification)的腐蝕現(xiàn)象，特別是當(dāng)黃銅接觸高氯離子的環(huán)境，例如海水環(huán)境時(shí)，會(huì)加速脫鋅腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。由于脫鋅作用會(huì)嚴(yán)重破壞黃銅合金的結(jié)構(gòu)，使黃銅制品的表層強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致黃銅管穿孔，大幅縮短黃銅制品的使用壽命，并造成應(yīng)用上的問題。

為了克服上述高含鉛量及脫鋅等問題，業(yè)界持續(xù)開發(fā)新的銅合金配方，除了銅及鋅的必要成分外，例如臺(tái)灣專利TW?421674、美國專利US7,354,489、US?2007-0062615、US?2006-0078458、US?2004-023441、及US2002-069942等教導(dǎo)添加硅(Si)及其它元素的無鉛銅合金配方，但上述合金仍存有切削性不佳的缺點(diǎn)。中國專利CN?10144045揭示以鋁、硅、磷為主要合金元素的無鉛銅合金配方，該合金雖然可用于鑄造，但存有切削性差的缺點(diǎn)，且加工效率遠(yuǎn)低于含鉛黃銅，不適于大批量產(chǎn)。中國專利CN101285138和CN?101285137也揭示添加磷的無鉛銅合金配方，但該種合金用于鑄造則容易產(chǎn)生裂紋、夾渣等缺陷。

另一方面，美國專利US?7,297,215、US?6,974,509、US?6,955,378、US6,149,739、US?5,942,056、US?5,653,827、US?5,487,867、US?5,330,712、US2006-0005901、US?2004-0094243、US?5,637,160、US?2007-0039667等揭示添加鉍(Bi)的黃銅合金，上述合金配方中的鉍含量約介于0.5重量％至7重量％的范圍，然而合金中含有高量的鉍容易使鑄件表面產(chǎn)生裂紋、夾渣等缺陷，且成本過高，不利于商業(yè)化。中國專利CN?101403056揭露包含鉍及錳的無鉛黃銅合金，但是該種合金仍存有鉍含量過高的缺點(diǎn)，然而若降低鉍含量，增加錳含量，則會(huì)增加硬度，不易斷屑，且切削性差。此外，上述黃銅合金配方仍存在有鑄造性能差、材料脆化等缺點(diǎn)。中國專利CN101440445揭露包含鉍及鋅的無鉛易切削鋁黃銅合金，該合金中含有相當(dāng)比例的錫成分，雖能改善無鉛黃銅的切削性，但仍存有硬度大、不利加工的缺點(diǎn)。

因此，仍需要一種可替代含鉛黃銅，具有較好抗腐蝕性，且兼顧鑄造性能、切削性、耐腐蝕性、與機(jī)械性質(zhì)的合金配方。

發(fā)明內(nèi)容

為達(dá)到上述及其它目的，本發(fā)明提供一種無鉛黃銅合金，包含：0.3至0.8重量％的鋁；0.01至0.4重量％的鉍；0.05至1.5重量％的鐵；以及96重量％以上的銅與鋅；其中，該無鉛黃銅合金的銅含量為58至75重量％。本發(fā)明的無鉛黃銅合金符合鉛含量低于0.25重量％的無鉛合金環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，通過在該無鉛合金中添加鐵成分以及減少合金中的鉍含量，不但能夠降低生產(chǎn)成本，還可以減少鑄件裂紋、夾渣等缺點(diǎn)，同時(shí)兼具有優(yōu)異的鑄造生產(chǎn)性、機(jī)械強(qiáng)度、加工性、與耐腐蝕性，能有效提高產(chǎn)品的產(chǎn)率與合格率。

本發(fā)明還提供一種無鉛黃銅合金，包含：0.3至0.8重量％的鋁；0.01至0.4重量％的鉍；0.05至1.5重量％的鐵；0.05至0.3重量％的錳；以及96重量％以上的銅與鋅；其中，該無鉛黃銅合金的銅含量為58至75重量％。該無鉛黃銅合金符合鉛含量低于0.25重量％的無鉛合金環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，通過在該無鉛合金中添加鐵與錳成分以及減少合金中的鉍含量，不但能夠降低生產(chǎn)成本，減少鑄件裂紋、夾渣等缺點(diǎn)，且能提高黃銅材料的機(jī)械性能及對(duì)海水的耐腐蝕性，可使材料具有堅(jiān)硬特性，同時(shí)兼具有一定程度的韌性，更兼具有優(yōu)異的鑄造生產(chǎn)性、機(jī)械強(qiáng)度、加工性、與耐腐蝕性，能有效提高產(chǎn)品的產(chǎn)率與合格率。