无铅抗脱锌铜合金材料及其制得的阀芯组件的制作方法

本发明属于合金材料技术领域，涉及一种无铅抗脱锌铜合金材料及其制得的阀芯组件。

背景技术：

黄铜具有较好的机械性能和较低的应用成本，应用范围广，现有的供水系统中，有许多零部件均采用黄铜材质制得，例如输水管件、出水龙头、阀门阀芯组件等等，但黄铜在使用过程中存在选择性腐蚀，即脱锌现象，这不仅会缩短供水系统中各组成零件的使用寿命，而且会导致水中含锌量过高，并且，为了提高黄铜的切削加工性能，人们往往会往黄铜中加入铅，导致黄铜中的铅含量过高，而铅是一种重金属元素，对血液和神经系统有较大的损害，故含铅量过高的黄铜也会导致水的污染，损害饮用者的健康。

例如，中国实用新型专利公开了一种恒温阀芯总成[申请号：201220374397.7]，该实用新型专利包括能调节冷水口、热水口大小的活塞，还包括阀套和阀盖，所述阀套位于所述活塞与所述外壳内壁之间，并且两端分别与所述的阀盖和阀座为可拆卸连接，所述阀套侧壁上开设有所述的冷水口与热水口。

该实用新型具有阀套内壁与活塞之间实现更好的密封配合的优势，但其仍未解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种无铅抗脱锌铜合金材料，本发明的另一目的是提供一种由无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件。为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种无铅抗脱锌铜合金材料，包括质量份数分别为59-64份的cu、36-40份的zn、0.2-0.4份的bi和0.05-0.2份的as，还包括pb，其中pb的质量份数小于0.2份。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料中，包括质量份数分别为60.9份的cu、38.03份的zn、0.191份的bi、0.103份的as和0.08份的pb。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料中，还包括sn、p、mn、fe、ni、si、mg、cr、sb、ag、co、al、s、be和b中的一种或几种。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料中，包括质量份数分别为0.1-0.5份的sn、0-0.01份的p、0-0.1份的mn、0-0.3份的fe、0-0.25份的ni、0-0.02份的si、0-0.01份的mg、0-0.01份的cr、0-0.01份的sb、0-0.01份的ag、0-0.01份的co、0.2-0.7份的al、0-0.01份的s、0-0.01份的be和0-0.01份的b。

一种由上述无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件，包括内部具有混合腔的阀芯外壳，第一入水口和第二入水口设置在阀芯外壳侧壁上，且与混合腔相连通，阀芯外壳一端具有通过混合腔与第一入水口和/或第二入水口相连通的混合出水口，上壳体端部插接在阀芯外壳远离混合出水口的一端，所述混合腔内设有调节套管，所述调节套管可沿阀芯外壳轴心线方向滑动，并打开或闭合第一入水口和第二入水口，按压调节机构滑动连接在上壳体内，且按压调节机构一端延伸至上壳体外，另一端压设在调节套管上，所述调节套管远离按压调节机构的一端压设在复位机构上。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件中，所述按压调节机构包括位于上壳体内的下压套管和压设在下压套管上的调节套管，所述调节套管的一端延伸至上壳体外，还包括一端套设在下压套管内，另一端压设在调节套管上的下压调节块，所述下压调节块通过位于下压套管内的下压弹簧与下压套管弹性连接。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件中，所述下压套管侧壁突出有呈环状的凸檐，调节套管套设在下压套管外并压设在凸檐上，所述调节套管的外表面与上壳体的内表面相贴合。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件中，所述阀芯外壳上设有第一定位凸台，所述壳体上设有第二定位凸台，滑动调节套管可使调节套管压设在第一定位凸台上或压设在第二定位凸台上。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件中，所述调节套管包括一体成型的上管套和下管套，扰流板固定设置在上管套和下管套之间，所述扰流板上具有连通上管套和下管套的扰流孔，所述上管套靠近扰流孔一端的横截面积小于远离扰流孔一端的横截面积；所述扰流孔沿扰流板中心周向均匀分布。

在上述的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件中，所述复位机构包括位于阀芯外壳内的复位杆和套设在复位杆上的复位弹簧，所述复位弹簧一端压设在阀芯外壳上，另一端压设在复位杆上，所述复位杆与扰流板固定连接，且端部贯穿过扰流板与按压调节机构底面相贴合。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明具有较好的抗脱锌性能，较低的pb含量，同时向合金材料中添加bi，以保证合金材料具有较好的切削加工性能。

2、本发明以无铅抗脱锌铜合金材料制得阀芯组件，抗腐蚀性能强，铅含量低，使得阀芯组件具有较长的使用寿命，同时也确保不会对水质产生污染。

附图说明

图1是本阀芯组件的剖视图；

图2是本阀芯组件的爆炸图；

图3是阀芯组件的立体图；

图4是抗脱锌实验测试结果图；

图中：阀芯外壳1、混合腔2、第一入水口3、第二入水口4、混合出水口5、调节套管6、上壳体7、按压调节机构8、复位机构9、过滤板10、第一定位凸台11、上管套61、下管套62、扰流板63、扰流孔64、第二定位凸台71、下压套管81、调节套管82、下压调节块83、下压弹簧84、限位环85、复位杆91、复位弹簧92。

具体实施方式

下述实施例中所用的试剂，如无特殊说明，可以从常规生化试剂商店购买得到。

实施例1

本实施例提供一种无铅抗脱锌铜合金材料，具体的说，包括质量份数分别为59份的cu、40份的zn、0.2份的bi、0.05份的as、0.1份的pb、0.2份的sn和0.2份的al。

pb相比于铜锌合金，即黄铜的材质来说，具有较脆而不硬的特点，而且，pb在处于熔融状态下的黄铜中的溶解度很大，而固溶度却几乎为零，故pb在熔融黄铜凝固过程中，会逐渐析出形成颗粒状的pb，并均匀分布在黄铜内部，故当铅黄铜被切削时，这些弥散的pb颗粒易于断裂而使切屑断裂，从而起着碎裂屑、减少粘结和焊合以及提高切削速度的作用，使得黄铜材料具有较好的切削加工性能，而bi与pb在黄铜材料中有着相似的性质，故通过添加bi来替代pb的添加，使得本锌铜合金材料保持较低的pb含量，同时又具有较好的切削加工性能。

实施例2

本实施例提供一种无铅抗脱锌铜合金材料，具体的说，包括质量份数分别为64份的cu、36份的zn、0.4份的bi、0.2份的as、0.09份的pb、0.5份的sn、0.01份的p、0.1份的mn、0.3份的fe、0.25份的ni、0.02份的si、0.01份的mg、0.01份的cr、0.01份的sb、0.01份的ag、0.01份的co、0.7份的al、0.01份的s、0.01份的be和0.01份的b。

实施例3

本实施例提供一种无铅抗脱锌铜合金材料，具体的说，包括质量份数分别为60.9份的cu、38.03份的zn、0.382份的bi、0.103份的as、0.08份的pb、0.0261份的sn、0.0044份的p、0.0015份的mn、0.0263份的fe、0.003份的ni、0.0146份的si、0.001份的mg、0.0011份的cr、0.01份的sb、0.0019份的ag、0.004份的co、0.39份的al、0.0027份的s、0.002份的be和0.0017份的b。

实施例4

本实施例提供一种由实施例3中记载的无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件，这样以无铅抗脱锌铜合金材料制得阀芯组件，抗腐蚀性能强，铅含量低，使得阀芯组件具有较长的使用寿命，同时也确保不会对水质产生污染。

结合图1和图2所示，一种由无铅抗脱锌铜合金材料制得的阀芯组件，包括内部具有混合腔2的阀芯外壳1，第一入水口3和第二入水口4设置在阀芯外壳1侧壁上，且与混合腔2相连通，阀芯外壳1一端具有通过混合腔2与第一入水口3和/或第二入水口4相连通的混合出水口5，上壳体7端部插接在阀芯外壳1远离混合出水口5的一端，所述混合腔2内设有调节套管6，所述调节套管6可沿阀芯外壳1轴心线方向滑动，并打开或闭合第一入水口3和第二入水口4，按压调节机构8滑动连接在上壳体7内，且按压调节机构8一端延伸至上壳体7外，另一端压设在调节套管6上，所述调节套管6远离按压调节机构8的一端压设在复位机构9上。

本发明，使用时，热水和冷水分别从第一入水口3和第二入水口4进入至混合腔2中，混合后再由混合出水口5流出，对按压调节机构8施加一个力，使调节套管6发生靠近混合出水口5的滑动，以改变两个入水口的入水量，从而起到调节水温的作用，当撤去施加的力后，调节套管6在复位机构9的作用下复位，故本发明设有按压调节机构8，通过按压的方式实现对出水温度的调节，相比于现有技术中采用螺纹调节的方式，与水具有更小的接触面积，更不易被腐蚀，而采用螺纹调节的方式，螺纹处易发生腐蚀导致整个阀芯组件被卡死，并且，本发明利用按压的方式改变出水温度，调节速度快，适用于需快速调节水温的场合。

具体的说，所述按压调节机构8包括位于上壳体7内的下压套管81和压设在下压套管81上的调节套管82，所述调节套管82的一端延伸至上壳体7外，还包括一端套设在下压套管81内，另一端压设在调节套管6上的下压调节块83，所述下压调节块83通过位于下压套管81内的下压弹簧84与下压套管81弹性连接，所述下压套管81侧壁突出有呈环状的凸檐86，调节套管82套设在下压套管81外并压设在凸檐86上。

使用时，按压调节套管82，调节套管82推动凸檐86，从而使下压套管81下压，此时位于下压套管81内的下压弹簧84被压缩，在下压弹簧84的弹性作用下，下压调节块83推动调节套管6向下滑动。

优选地，所述调节套管82外表面可拆卸连接有限位环85，所述限位环85压设在上壳体7上，这样在无需调节时，可利用限位环85对调节套管82进行固定。

如图1所示，所述调节套管82的外表面与上壳体7的内表面相贴合，这样上壳体7的内表面在调节套管82的下压过程中可以对调节套管82起到一个导向作用，保证调节套管82每次下压方向的一致性。

如图1所示，所述阀芯外壳1上设有第一定位凸台11，所述壳体7上设有第二定位凸台71，滑动调节套管6可使调节套管6压设在第一定位凸台11上或压设在第二定位凸台71上，当调节套管6压设在第一定位凸台11上时，第二入水口4完全关闭，当调节套管6压设在第二定位凸台71上时，第一入水口3完全关闭。

优选地，所述第一定位凸台11与第二定位凸台71均首尾相连呈环状，且第一定位凸台11与第二定位凸台71的横截面积分别与调节套管6两端的横截面积相等，这样能保证调节套管6压设在定位凸台上时的稳定性，防止其发生侧翻。

结合图1和图2所示，所述调节套管6包括一体成型的上管套61和下管套62，扰流板63固定设置在上管套61和下管套62之间，所述扰流板63上具有连通上管套61和下管套62的扰流孔64，这样能加快冷水和热水之间的混合速度，防止出水温度不均匀。

优选地，所述上管套61靠近扰流孔64一端的横截面积小于远离扰流孔64一端的横截面积；所述扰流孔64沿扰流板63中心周向均匀分布，这样能进一步提高水混合的均匀性。

结合图1和图2所示，所述复位机构9包括位于阀芯外壳1内的复位杆91和套设在复位杆91上的复位弹簧92，所述复位弹簧92一端压设在阀芯外壳1上，另一端压设在复位杆91上，所述复位杆91与扰流板63固定连接，且端部贯穿过扰流板63与按压调节机构8底面相贴合，向下按压按压调节机构8时，复位杆91向下并压缩复位弹簧92，停止按压按压调节机构8后，处于压缩状态的复位弹簧92回弹，从而使复位杆91推动扰流板63，即推动调节套管6复位。

如图3所示，所述阀芯外壳1侧壁可拆卸连接有若干块过滤板10，所述过滤板10位于第一入水口3和/或第二入水口4外部，过滤板10可对即将进入入水口的水进行过滤，防止杂质进入阀芯中堵塞阀芯。

应用例1

取实施例3中的合金材料，对合金材料中各元素含量进行检测，结果如下表所示：

结果分析：通过以上实验数据可以看出，本发明制得的无铅抗脱锌铜合金材料中的各元素含量均处于预设值范围内，达到了本发明预期的目的。

元素含量检测数据来自深圳市天锐仪器有限公司生产的合金分析仪器edx4500。

应用例2

取实施例3中的合金材料进行抗脱锌测试，具体测试方法、判断标准及测试结果如下表和图4所示：

结果分析：通过以上实验数据可以看出，本发明制得的无铅抗脱锌铜合金材料平均脱锌深度仅为26.55μm，远低于标准中的脱锌深度，抗腐蚀性能好，适用于作为阀芯组件的制造材料。

尽管本文较多地使用了阀芯外壳1、混合腔2、第一入水口3、第二入水口4、混合出水口5、调节套管6、上壳体7、按压调节机构8、复位机构9、过滤板10、第一定位凸台11、上管套61、下管套62、扰流板63、扰流孔64、第二定位凸台71、下压套管81、调节套管82、下压调节块83、下压弹簧84、限位环85、复位杆91、复位弹簧92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。