专利名称：一种低铅黄铜及其铸造方法
技术领域：
本发明属于金属合金材料制造领域，尤其涉及一种低铅黄铜合金及其铸造方法。
背景技术：
铅是一种多亲害性、对人体有毒的物质，主要损害人的神经系统、造血系统、消化系统，铅中毒也是引发白血病、肾病、心脏病、精神异常的重要因素之一。在卫浴行业饮用水 系统零部件多采用含铅量为2% -3%的铅黄铜材料制作，且铅黄铜制造的管道和阀门表面 的铅会随着水的冲刷、浸泡或与水中的其它物质发生反应而进入水中，被人体摄入，危害健康。针对目前北美地区将于09年施行“美国加州《AB1953法案》修正案”(该法案要 求把公共饮用水设施或为大众供应饮用水的设施，其管道及管配件过水表面的铅质量平均 含量不超过0.25%，而原标准为4 % )。国内低铅卫浴产品制造技术及加工工艺尚处于起步阶段的这种状况，通过工艺研 究要达到卫浴的过水件铜合金制品能够满足美国市场对低铅卫浴制品需求的目的，解决低 铅铜合金原材料配置及生产工艺改进的技术问题与铅黄铜相比，存在1.枝晶严重；2.流 动性差，不易切削加工。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种新的低铅黄铜材料，参照普通 黄铜ZCuZn40Pb2，把Pb含量降低到0. 25%以下，适当增加Bi+Sb的含量用以代替Pb的良 好切削性能。本发明采用的技术方案如下一种低铅黄铜，由铜、铁、铅、铝、锡、镍、锌、铋、锑及杂质组成，各组分的配比，以重 量百分比计，为铜59. 00%-62. 00%、铁0· 10% -0. 20%、铅0· 025% -0. 15%、铝0· 50% -0. 70%, 锡 0. 10 % -0. 15%,Il 0. 10 % -0. 12 %、铋 0. 005 % -2. 50 %、锑 0. 002 % -0. 025 %、杂质 0. 50%、余量为锌。优选的，组分中铋的含量为0. 005% -0. 04%。优选的，组分中锑的含量为0. 002% -0. 004%。优选的，各组分的配比，以重量百分比计，为铜60. 00%、铁0. 15%、铅0.01%、铝 0. 60% JM 0. 15%、镍 0. 12%、铋 0. 03%、锑 0. 003%、杂质 0. 5%、余量为锌。本发明的有益效果在于用Bi和Sb代替Pb，适当调整其它合金元素成份含量，以 期研制的低铅铋黄铜与普通黄铜各相关性能趋于接近，以便不需要改变或者改变很少以前 用于普通黄铜ZCuZn40Pb2生产产品的工艺路线及参数来生产低铅Bi+Sb黄铜制品。结果 表明，添加Sb后，可分别使合金的热裂抗力提高2. 21和2. 68倍。
图1为本发明实施例4材料放大100倍后的金属显微组织2为本发明实施例4材料放大200倍后的金属显微组织3为本发明实施例4材料的化学光谱测试结果图4为本发明实施例4材料的力学性能测试结果图5为本发明实施例4材料的硬度测试结果图6为本发明材料的铸造工艺流程
具体实施例方式为了把黄铜合金中的铅含量降低到0. 25%以下，同时又不影响其性能，本发明中 的合金材料采用适当增加Bi+Sb的含量的方式，以下为几种优选的实施例。实施例1铜59. 00%、铁 0. 20%、铅0· 025%、铝 0. 70%、锡 0. 10%、镍 0. 12%、铋 0. 005%, 锑0. 025%、杂质0. 50%、余量为锌。实施例2铜62. 00%、铁 0. 10%、铅0· 15%、铝 0. 50%、锡 0. 15%,If 0. 10%、铋 2. 50%、锑 0. 002%、杂质0. 50%、余量为锌。实施例3铜60. 00%、铁 0. 15%、铅 0. 15%、铝 0. 60%、锡 0. 15%,If 0. 10%、铋 0.04%、锑 0. 004%、杂质0. 50%、余量为锌。实施例4铜60. 00%、铁 0. 15%、铅 0.01%、铝 0.60%、锡 0. 15%,If 0. 12%、铋 0.03%、锑 0. 003%、杂质0. 5%、余量为锌。图1、图2显示了对实施例4材料的金相测试结果，结论如下■晶粒度0. 10以下·组织均勻均勻■气孔没发现■第二相分布均勻■第二相比 例 25-50%图3、图4、图5分别为对实施例4材料的化学光谱测试、力学性能测试和硬度测试 的报告。显示其各方面性能均与普通黄铜极为接近。结果表明，添加Sb后，可分别使合金 的热裂抗力提高2. 21和2. 68倍。本发明还在铸造工艺方面做出了改进，低铅黄铜的铸造工艺流程如图6所示。申 请人针对其铸造特性，对可能出现的流动性差，疏松及裂纹进行了研究，并采取下列措施1、流动性差的原因为铋没有铅的光滑效果，在高温时铋黄铜比铅黄铜粘稠，通过调整硅和锡来改变其流动性，接近于铅黄铜。熔炼浇注时，采取提高温度保证成分的方法来 保证其流动性，合金粘合度下降，过热度高，在型腔中保持时间长，冲型能力提高，但温度不 能过高，需要控制在iioo°c以内，最好控制在iooo°c -iioo°c之间，否则易造成过烧现象， 使晶粒长大形成枝晶偏析易形成缩孔、气孔等缺陷。2、疏松形成原因为凝固过程中，晶粒之间形成微小孔洞，在凝固区，先形成的枝晶 把金属液分割成许多微小孤立部分，冷凝时收缩，形成晶间微小孔洞.凝固区愈宽，愈易形 成微观缩松。采取冒口补缩方式解决疏松问题，加大冒口可以改变其凝固顺序，铸件最后凝固区域的收缩得到补足，或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的小液体区得到补 缩，以减少疏松，缩松的形成。3、裂纹形成原因为在合金凝固末期，由于模具设计不合理，产生拉应力，以及铸件内应力超过轻度极限时，铸件便发生裂纹。采取加强筋，模具浇道口加大和改变浇注方式等 方法，以减少拉应力防止壁厚不均勻产生裂纹。采取的其他改进还包括为保证成分稳定，每隔4小时调整AL含量保持在 0. 65% -0. 75%之间；每隔4小时调整铜含量保持在59% -62%；隔板较薄的产品适当加厚 隔板；冒口与产品远端连接补充铜液。
权利要求
一种低铅黄铜，其特征在于由铜、铁、铅、铝、锡、镍、锌、铋、锑及杂质组成，各组分的配比，以重量百分比计，为铜59.00％-62.00％、铁0.10％-0.20％、铅0.025％-0.15％、铝0.50％-0.70％、锡0.10％-0.15％、镍0.10％-0.12％、铋0.005％-2.50％、锑0.002％-0.025％、杂质0.50％、余量为锌。
2.如权利要求1所述的低铅黄铜，其特征在于组分中铋的含量为0.005% -0. 04%。
3.如权利要求1所述的低铅黄铜，其特征在于组分中锑的含量为0.002% -0. 004%。
4.如权利要求1、2或3所述的低铅黄铜，其特征在于各组分的配比，以重量百分比 计，为铜 60. 00%、铁 0. 15%、铅 0.01%、铝 0. 60%、锡 0. 15%、镍 0. 12%、铋 0. 03%、锑 0. 003%、杂质0. 5%、余量为锌。
全文摘要
本发明公开了一种低铅黄铜，其特征在于由铜、铁、铅、铝、锡、镍、锌、铋、锑及杂质组成。本发明用Bi和Sb代替Pb，适当调整其它合金元素成份含量，以期研制的低铅铋黄铜与普通黄铜各相关性能趋于接近，以便不需要改变或者改变很少以前用于普通黄铜ZCuZn40Pb2生产产品的工艺路线及参数来生产低铅Bi+Sb黄铜制品。
文档编号C22C9/04GK101845572SQ20101010495
公开日2010年9月29日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者不公告发明人 申请人:广州南鸥卫浴用品有限公司;珠海承鸥卫浴用品有限公司