[發明專利]一種低鉛硼易切削銻黃銅合金及其制造方法

有效

• 申請號: 200710070803.4
• 申請日: 2007-08-16
• 公開（公告）號: CN101113501A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 謝瀟;張明;蔡洎華;裴勇軍;熊承義
• 申請（專利權）人: 寧波博威集團有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司
• 代理人: 張一平

技術領域

本發明涉及一種低鉛的黃銅合金，尤其涉及一種具有優異的機械性能、熱成型性能、耐腐蝕性能與可拋光和電鍍性能的低鉛硼易切削銻黃銅合金及其制造方法。它特別適用于民用供水系統和衛生潔具、管道鑄件、閥件、連接件、五金裝飾、電子通訊的接插件、家用電氣以及機械與汽車制造業中的緊固件等領域；它是一種有利于人類健康與環境保護的金屬材料，也是目前廣泛應用的會引起對人體和環境有惡劣影響的鉛黃銅的理想替代品。

背景技術

鉛黃銅具有優良的冷熱加工性能、極好的切削性能和自潤滑等特點，能滿足各種形狀零部件的機加工，因此鉛黃銅也就被世界公認為重要的基礎材料而廣泛應用到民用供水系統的管路鑄件及配件、電子電訊、家電與兒童玩具的零部件、汽車及機械制造業的緊固件等廣泛領域。

然而鉛是一種對環境和對人體有害的元素，鉛對人體血液和神經系統特別是對兒童的腎和腦神經會造成不可逆轉的損傷，嚴重的會造成血鉛、腦鉛中毒、神經受阻、智力遲鈍、癡呆、好動等不良后果。近年來世界各國的醫學專家已發現鉛黃銅對人類健康和環境衛生構成了威脅，北歐、美國、日本和中國等醫學研究機構均已做出了鉛黃銅對人類環境造成危害的報告，因而各國政府也相繼提出了對鉛黃銅應用的政府限令。

鑒于上述原因，近年來美國、歐共體、日本、中國等國家對銅合金中的鉛含量分別做出了嚴格控制的限令，并將不斷減少其中的鉛含量，因而鉛黃銅的應用將面臨嚴格的限制和挑戰，因此相繼開發低鉛和無鉛的易切削銅合金來替代鉛黃銅，是國際實施EHS計劃(E：環保，H：健康，S：安全)的世界循環經濟所必須解決的重大課題。

目前國內外環保材料界替代鉛黃銅的技術方向主要分低鉛和無鉛的黃銅合金材料兩大類型。其中無鉛黃銅合金基本有三大合金系：Cu-Zn-Si系、Cu-Zn-Bi系和Cu-Zn-Sb系。例如德國威蘭德公司研發的專利申請號為200410004293的《無鉛銅合金和其應用》，該合金為Cu-Zn-Si系無鉛黃銅，由下列成分組成：銅：70.0～83.0％、硅：1～5％、錫：0.01～2％、鐵：0.01～0.3％和/或鈷：0.01～0.3％、鎳：0.01～0.3％、錳：0.01～0.3％，余量為鋅和不可避免的雜質。中國專利申請號02121991.5說明書中已公開的《無鉛易切削黃銅合金材料和它的制造方法》，是日本三越金屬株式會社發明的Cu-Zn-Bi系無鉛易切削黃銅合金材料，其成分及制造方法分別是：該合金含有重量％：銅：60.0～62.0％、鉍：0.5～2.2％、鋁：0.01～0.1％、錫：0.5～1.6％、磷：0.04～0.15％、其余為鋅和不可避免的雜質成分，在460～600℃溫度下進行30分～4小時熱處理，以70℃/小時以下的冷卻速度緩冷。中國專利號為ZL200410015836.5的說明書中公開了中國寧波博威集團有限公司的發明專利《無鉛易切削銻黃銅合金》，該發明合金不含有鉛，且具有優良的易切削性、易冷熱成型和良好的焊接性和優異的耐蝕性能，該合金含有重量％：銅：55～65％、銻：0.3～2.0％、錳：0.4～1.6％、其它元素：0.1～1.0％，其余為鋅和不可避免的雜質。

另外一類是近幾年來以美國研發的低鉛黃銅合金為代表的合金系。例如，美國科勒公司專利號為CN94192613.3的《低鉛含鉍黃銅》，公開了主要與輸水管道設施應用有關的低鉛含鉍黃銅。使用了很少量的晶粒細化劑以增加黃銅的抗失鋅性、改善其拋光性以及賦予黃銅以其它期望的特性。銀和硼是優選的晶粒細化劑。其合金組成為：含有55％-70％Cu、30％-45％Zn、0.2％-3.0％Bi、0.2％-1.5％Al以及不超過1％Pb等元素。該發明專利的低鉛含鉍黃銅為Cu-Zn-Bi系合金。

以上發明專利的低鉛含鉍黃銅Cu-Zn-Bi系合金和無鉛黃銅Cu-Zn-Bi系合金中均含有鉍，在制造時鉍的成本高，且世界資源緊缺；Cu-Zn-Si系合金含銅量高，制造成本高；Cu-Zn-Sb系合金的制造成本相對較低。但不論是Cu-Zn-Si系、Cu-Zn-Bi系合金，還是Cu-Zn-Sb系合金，都存在一個共同的缺點，就是廢、屑料回收單一，即某一系合金只能回收該系合金的廢、屑料進行循環再利用，不能混屑，給實際應用生產操作帶來困難，同時也不利于世界循環經濟的合理運行。本發明正是基于上述考慮，解決了上述合金存在的不足之處，采用了低的制造成本和回收再利用成本，并獲得較為優異的綜合性能和切削性能，同時解決了廢、屑料的單一和多品種的回收及綜合利用再循環的難題。

發明內容