[發(fā)明專利]抗脫鋅黃銅合金

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010502728.6
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102433461A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 羅文麟;鄧茂英;賴憶茹
• 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
• 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(fā)明涉及一種抗脫鋅銅合金，尤其是，本發(fā)明涉及一種抗脫鋅黃銅合金。

背景技術

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，而脫鋅腐蝕是黃銅合金的一種選擇性腐蝕。當銅-鋅合金在水溶液(如海水、淡水中應用時)，部分表面鋅被浸蝕，優(yōu)先溶解合金表面；而合金所含的銅仍殘留在母材上，留下一團紅色多孔洞的海綿狀銅，這種現(xiàn)象即為脫鋅腐蝕現(xiàn)象。

一般而言，當鋅含量小于15重量％時，不易發(fā)生脫鋅，但隨著鋅含量增加，則提高脫鋅的敏感性；當鋅大于30重量％后，脫鋅腐蝕現(xiàn)象會更為明顯。

已有文獻報導，合金組成結構及環(huán)境因素會影響脫鋅腐蝕現(xiàn)象，由合金組成來看，含鋅量大于20％的單相α黃銅脫鋅后留下多孔的銅，而α+β雙相黃銅的脫鋅腐蝕首先自β相開始，當β相完全轉變?yōu)槭杷傻你~后，再擴展到α相；含鋅量更高的ε相或γ相黃銅，由于脫鋅會發(fā)生ε→γ→β→α相轉變，轉變程度依據(jù)脫鋅時間、介質和外加電位等外部條件的變化而改變(參見王吉會等人，1999年，材料研究學報，第13期，第1-8頁)。

由于黃銅脫鋅現(xiàn)象會嚴重破壞黃銅合金的結構，使黃銅制品的表層機械強度降低，甚至導致黃銅管穿孔，往往使材料過早破壞，大幅縮短黃銅制品的使用壽命，并造成應用上的問題，因此，對于黃銅制品的抗脫鋅能力，國際間普遍接受如AS?2345、ISO?6509等所定標準，即黃銅產(chǎn)品表面脫鋅層的深度不得超過100μm。

針對抗脫鋅黃銅合金的配方，除了銅及鋅的必要成分外，目前已有US4,417,929披露包含鐵、鋁及硅等成分；US?5,507,885及US?6,395,110披露包含磷、錫及鎳等成分；US?5,653,827披露包含鐵、鎳及鉍等成分；US6,974,509披露包含錫、鉍、鐵、鎳及磷成分；US?6,787,101披露同時包含磷、錫、鎳、鐵、鋁、硅及砷；以及US?6,599,378及US?5,637,160等專利披露以硒及磷等成分添加至黃銅合金以達到抗脫鋅效果；或參見王吉會等人，1999年，材料研究學報，第13期，第1-8頁，披露以硼及砷等添加至黃銅合金以達到抗脫鋅效果。

然而，公知抗脫鋅黃銅含鉛量通常較高(多為1-3重量％)，以利于黃銅材料的加工特性，但隨著環(huán)保意識抬頭，重金屬對于人體健康的影響及對環(huán)境污染的問題逐漸受到重視，因此，限制含鉛合金的使用為目前的趨勢，日本、美國等國陸續(xù)修訂相關法規(guī)，極力推動降低環(huán)境中使用對象的含鉛率，涵蓋用于家電、汽車、水外圍產(chǎn)品的含鉛合金材料，特別要求不可從該產(chǎn)品溶出鉛至飲用水，且在加工制程中必須避免鉛污染。因此，業(yè)界仍然持續(xù)開發(fā)黃銅材料，尋找可替代含鉛抗脫鋅黃銅，但仍兼顧鑄造和機械加工性能及抗脫鋅腐蝕性的合金配方。

為滿足降低環(huán)境、人體健康損壞及提高設備使用壽命需求，本發(fā)明研究以硅、銻元素代替鉛元素制成易切削黃銅材料，并加入砷元素改善黃銅合金的抗脫鋅腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容

為達上述及其它目的，本發(fā)明提供一種抗脫鋅黃銅合金，包含：0.5至1.2重量％的硅(Si)、0.01至0.2重量％的銻(Sb)、0.02至0.25重量％的砷(As)、0.4至0.8重量％的鋁(Al)、以及95.8重量％以上的銅(Cu)與鋅(Zn)。

本發(fā)明的抗脫鋅黃銅中，由于將硅、鋁元素加入黃銅合金，使合金具固溶強化的效果。而且，所添加元素的鋅當量也涉及合金影響黃銅機械強度及延伸率，而硅的鋅當量系數(shù)約為10至12，鋁的鋅當量系數(shù)約為4至6，透過加入元素的鋅當量系數(shù)來推算，添加含量0.5至1.2重量％的硅，及含量0.4至0.8％的鋁；控制鋅當量在45％以下，可令合金抗拉強度達約320MPa，延伸率約10.8％，硬度約HRB76，具有優(yōu)良的機械強度及延伸率。

由于添加硅元素而使金屬互化物析出，具備阻斷切屑的作用，通過改善合金的切削性，切削性及合金熔湯的流動性隨硅的含量增加而提高，合金流動性的增加有助減少鑄件的疏松缺陷；但添加量大于1.2重量％，使鋅當量大于45％，造成合金脆化，機械強度及延伸率大幅降低；測試鋅當量為48％的黃銅合金，抗拉強度約55MPa，延伸率約2％，硬度約HRC?30，使得合金加工成型性不佳。此外，該硅含量以0.5至0.8重量％為佳。