[發明專利]低鉛黃銅合金及其物品的制備方法

無效

• 申請號: 200910140023.1
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101942582A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 羅文麟;吳威德;彭曉明
• 申請（專利權）人: 摩登島股份有限公司
• 主分類號: C22C9/04
• 分類號: C22C9/04;B22D37/00;B22C9/10;C22C1/06;B22D27/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

技術領域

本發明涉及一種環保鑄造的黃銅合金及其物品的制備方法，尤其是，本發明涉及一種低鉛黃銅合金及其物品的制備方法。

現有技術

黃銅的主要成份為銅和鋅，兩者之比通常為約7∶3或6∶4，此外通常包含少量雜質。為了改善黃銅性質，熟知黃銅是含鉛(多為1-3重量％)以達到產業所需的機械特性，并因此成為工業上的重要材料，廣泛應用于管線、水龍頭、供水/排水系統的金屬裝置或金屬閥等制品。

然而，隨著環保意識抬頭，重金屬對于人體健康的影響及對環境污染的問題逐漸受到重視，因此，限制含鉛合金的使用成為目前的趨勢，日本、美國等國陸續修訂相關法規，極力推動降低環境中的含鉛率，包括用于家電、汽車、水外圍產品的含鉛合金材料，特別要求不能從該產品溶出鉛至飲用水，并且在加工過程中必須避免鉛污染。因此，業界亟需開發無鉛黃銅材料，尋找可替代含鉛黃銅，但仍需兼顧鑄造性能、切削性、耐腐蝕性、與機械性質的合金配方。

目前已有許多無鉛銅合金配方被報導，例如以硅(Si)為主要成分取代鉛添加在黃銅合金中，例如TW421674、US7354489、US20070062615、US20060078458、US2004023441等所揭披露的無鉛銅合金配方，但這些公知技術的缺點是切削性不良。另外，無鉛銅合金配方例如CN10144045揭示以鋁、硅、磷為主要合金元素，雖然可用于鑄造，但切削性較差，加工效率遠低于鉛黃銅，不適于大批量產；CN101285138、CN101285137揭示以磷為主要合金元素，但其用于鑄造則容易產生裂紋、夾渣等缺陷。

另外，還有文獻以鉍(Bi)為主要成分而取代鉛添加在黃銅合金中，例如US7297215、US6974509、US6955378、US6149739、US5942056、US5653827、US5487867、US5330712、US20060005901、US20040094243、US5637160、US20070039667等，上述合金配方的鉍含量約在0.5重量％至7重量％的范圍，且除了鉍之外，各自包含不同的元素成分及特定比例。例如，US6413330披露同時包含鉍、硅及其它成分的無鉛銅合金配方，CN101440444也披露高鋅硅無鉛黃銅合金，然而，因其含硅量高但含銅量較低，合金的熔液流動性差，在金屬模中比較難充慢型腔，易產生澆不足等鑄造缺陷。而CN101403056披露以鉍及錳代替鉛的無鉛黃銅合金，然而，高鉍含量易產生裂紋、夾渣等缺陷，而鉍低錳高則硬度高，不易斷屑，切削性差。

由于鉍的資源稀少、價格昂貴，以較高量的鉍代替鉛會造成無鉛黃銅的制造成本過高，不利于商業化，且上述黃銅合金配方仍存在有鑄造性能差、材料脆化未能有效改善。

另外，亦有文獻揭示無鉛銅合金的制備過程或洗鉛制備過程的改良方法，例如US5904783披露以鈉、鉀金屬在高溫下處理黃銅合金以減少鉛濾出到供給液的方法；TW491897披露含有1-2.6重量％的鉍的黃銅合金的制備方法；然而，公知洗鉛制備過程僅能在含鉛產品在浸入水中時，減少與水接觸表面的鉛析出，無法將生產原料成分中鉛含量降低至0.3重量％以下。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于開發低鉛黃銅合金材料以及改良的制備過程。

為達到上述及其它目的，本發明提供一種低鉛的環保黃銅合金，包括：0.05至0.3重量％(wt％)的鉛(Pb)；0.3至0.8重量％的鋁(A1)；0.01至0.4重量％的鉍(Bi)；0.1至0.15重量％的微量元素；以及97.5重量％以上的銅(Cu)和鋅(Zn)，其中，該銅在該低鉛黃銅合金中的含量為58至70重量％。

在一實施方式中，本發明的低鉛黃銅合金中所包含的銅和鋅的總含量為97.5-99.54重量％，優選為98重量％以上。在一實施方式中，該銅的含量為該低鉛黃銅合金總重量的58-70重量％，此范圍的含量的銅可提供合金良好的韌性和良好的加工性。在優選實施例中，該銅的含量優選為62-65重量％。

在本發明的低鉛黃銅合金中，該鉛的含量為0.05-0.3重量％。在優選實施例中，鉛的含量為0.1-0.25重量％，更優選為0.15-0.25％。

在本發明的低鉛黃銅合金中，該鋁的含量為0.3-0.8重量％。在優選實施例中，鋁的含量為0.4-0.7重量％，更優選為0.5-0.65重量％。添加適量的鋁可增加銅水的流動性，并改善該合金材料的鑄造性能。