[發明專利]易切削的環保黃銅合金

無效

• 申請號: 201010589612.0
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN102477499A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 羅文麟;吳威德;林庚立;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
• 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黃銅合金，尤其是本發明涉及一種易切削的環保黃銅合金。

背景技術

黃銅的主要成份為銅和鋅，兩者的比例通常為約7∶3或6∶4，此外通常包含少量雜質。為了改善黃銅性質，公知黃銅含鉛(多為1至3重量％)以達到產業所需的機械特性，并因此成為工業上重要材料，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和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，涵蓋用于家電、汽車、水外圍產品的含鉛合金材料，特別要求鉛不可從該產品溶出于飲用水，且在加工制程中必須避免鉛污染。因此，業界亟欲開發無鉛黃銅材料，尋找可替代含鉛黃銅，但仍須兼顧材料可鍛造性能、可切削性、可焊接性、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的報導，例如以硅(Si)為主要成分而取代鉛添加于黃銅合金中，例如TW421674、US7354489、US20070062615、US20060078458、US2004023441等所揭露的無鉛銅合金配方，但這些公知技術的缺點是硬度太高、可鍛性和可焊性較差，且切削性不佳。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，雖然可用于鍛造，但焊接性和切削性較差，加工效率遠低于鉛黃銅，不適于大批量生產。

也有文獻以鉍(Bi)為主要成分而取代鉛添加于黃銅合金中，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涵蓋0.5重量％至7重量％的范圍，且除了鉍之外，各自包含其它不同的元素成分及特定比例。但高鉍(＞1重量％)的無鉛黃銅，因Bi原子半徑為0.16nm，Pb原子半徑為0.18nm。Cu為FCC最密堆積結構，其八面體格隙原子半徑為0.053nm，四面體格隙原子半徑為0.029nm，兩者都小于Pb、Bi原子半徑，故無法以格隙原子存在于Cu內。故Bi與Pb原子固溶于Cu合金極小，因此Bi常以單質相存在于銅合金中。且Bi熔點271℃較低，在鍛造或焊接等熱加工時，鉍會呈液態薄膜，從而降低了晶粒之間的結合力。導致基體材料強度下降，容易在外力或內應力的作用下開裂。因此不適合于熱加工。

又，US6413330揭露同時包含鉍、硅及其它成分的無鉛銅合金配方，CN101440444也揭露高鋅硅無鉛黃銅合金，然而，因其含硅量高但含銅量較低，難以焊接，且合金的塑性差，幾乎不能用于鍛造。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的為開發易切削的低鉛環保黃銅合金材料。

本發明涉及一種易切削的環保黃銅合金，該易切削的環保黃銅合金包括：一種易切削的環保黃銅合金，包含：0.01至0.4重量％的鉍；0.01至0.25重量％的鉛；0.2至0.5重量％的鎳；0.4至0.9重量％的錫；以及選自鐵、鋁及銻中一種或多種的元素，且所選擇元素的總含量為0.02至1.2重量％；以及96重量％以上的銅與鋅；其中，該黃銅合金的銅含量為57至67重量％。

本發明的易切削的環保黃銅合金中，銅與鋅的含量是占合金總重的96重量％以上，其中，銅占合金總重的57至67重量％，優選占合金總重的59至63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，以利合金材料的后續加工。

在本發明的易切削的環保黃銅合金中，鉛含量為0.25重量％以下。在優選實施例中，鉛含量為0.01至0.25重量％，優選為0.05至0.2重量％，適量的鉛具有提高材料切削性能，但鉛對人體危害較大毒性，該易切削黃銅合金符合鉛含量低于0.25重量％的無鉛合金環保法規標準。

在本發明的易切削的環保黃銅合金中，鉍含量為0.01至0.4重量％。在優選實施例中，鉍含量為0.05至0.35重量％，適量的鉍具有減小切削阻力，改善切削性能效果。

在本發明的易切削的環保黃銅合金中，錫含量為0.4至0.9重量％。在優選實施例中，錫含量為0.5至0.8重量％。適量的錫能提升材料對氯離子的耐蝕性，并可提升合金材料的強度。

在本發明的易切削的環保黃銅合金中，鎳含量為0.2至0.5重量％。在優選實施例中，鎳含量為0.3至0.45重量％。適量的鎳能細化材料晶粒，增加材料韌性。