白色抗微生物的铜合金的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年10月26日提交的美国临时专利申请61/718, 857的优先权， 将其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明一般地涉及合金领域。具体地，本发明的实施方案涉及呈现柔和铜色 (mutedcoppercolor)(包括但不限于玫瑰色、银色、白色，或者类似颜色）的铜合金，其也 具有抗微生物性质。
【背景技术】
[0004] 铜合金在许多商业应用中使用。许多这种应用涉及使用模具或者铸造以将熔融 合金成形为粗制形式。然后可将这种粗制形式机械加工成最终形式。因此，铜合金的机械 加工性可被认为是重要的。另外，其它物理和机械性质如极限拉伸强度（"UTS")、屈服强度 ("YS")、伸长率百分数（"％E")、布氏硬度（"BHN")，和弹性模量（"MoE")可具有不同程度的 重要性，其取决于铜合金的最终应用。
[0005] -种由铜赋予铜合金的性质是抗微生物效果。一般认为，含有高于60%铜含量 的合金将呈现抗微生物效果。这种抗微生物效果似乎是通过多种途径实现的，从而使得有 机体非常难以发展抗性株。铜的抗微生物效果已经被充分研宄（包括由Environmental ProtectionAgency认识到的）。
[0006] 铜合金（特别是具有高水平铜的铜合金）典型地呈现类似于铜的颜色。这种颜色 在最终产品中可能不是希望的，例如由于消费者偏好或者与在最终产品中使用的其它材料 的兼容性。
[0007] 此外，尽管铜赋予基于铜的合金许多有用的性质，但是铜（和高铜合金）易于失去 光泽。暴露的铜或者铜合金表面可变色和发展绿锈。这可提供不希望的视觉特征。
[0008] 已经尝试开发〃白色黄铜〃，其提供白色/银色金属的颜色，同时保留黄铜合金的 性质。铜开发协会注册号码C99700(在工业上称为白色Tombasil?)是铅化黄铜合金，其提 供一定程度的银色。然而，C99700存在许多问题。首先，它依赖于相对高的铅含量（-2%) 以维持希望的机械加工性，这种含量被认为对于商业或者住宅用水而言明显过高。此外，所 述合金难以机械加工，难以倾倒，和希望的银色易于变色（变黑）。
[0009] 作为铜合金失去光泽的倾向的结果，将许多由铜合金制成的消费品喷漆或者镀金 以提供更吸引人的颜色和防止失去光泽的有害影响。一个这种实例是管子附件。然而，电 镀铜合金的需要和希望也阻止铜合金提供它的抗微生物效果，这是由于消费品的表面具有 电镀材料而非下面的铜合金。
【发明内容】
[0010] 本发明的一个实施方案涉及白色/银色铜合金，其可机械加工并且具有足够的用 于模制和铸造的物理性质。所述合金包含少于0. 09%铅以允许用于供水系统和也含有足够 的铜以呈现抗微生物性质。白色合金的机械加工性保持得非常好，尽管相对于现有商业合 金具有低铅含量。
[0011] 在一些实施方式中，C99760合金包含（以重量百分数计）：约61-67铜、约8-12 镍、约8-14锌、约10-16锰、至多约0. 25硫、约0. 1-1. 0锑、约0. 2-1. 0锡、少于约0. 6铁、 少于约0. 6铝、少于约0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约0. 10碳。
[0012]在一个实施方式中，用于砂型铸造的C99760合金包含（以重量百分数计）：约 61-67铜、约8-12镍、约8-14锌、约10-16锰、至多约0? 25硫、约0? 1-1. 0锑、约0? 2-1. 0 锡、少于约0. 6铁、少于约0. 6铝、少于约0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约 0? 10 碳。
[0013] 在一些实施方式中，C99770合金包含（以重量百分数计）：约66-70铜、约3-6镍、 约8-14锌、约10-16锰、至多约0. 25硫、约0. 1-1. 0锑、约0. 2-1. 0锡、少于约0. 6铁、少于 约0. 6铝、少于约0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约0. 10碳。
[0014]在一个实施方式中，用于砂型铸造的C99770合金包含（以重量百分数计）：约 66-70铜、约3-6镍、约8-14锌、约10-16锰、至多约0. 25硫、约0. 1-1. 0锑、约0. 2-1. 0锡、 少于约0. 6铁、少于约0. 6铝、少于约0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约0. 10 碳。
[0015] 在一个实施方式中，用于永久模铸应用的C99770合金包含（以重量百分数计）： 约66-70铜、约3-6镍、约8-14锌、约10-16锰、至多约0. 25硫、约0. 1-1. 0锑、约0. 2-1. 0 锡、少于约0. 6铁、少于约0. 6铝、少于约0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约 0? 10 碳。
[0016]在一个实施方式中，用于锻制应用的C79880合金包含（以重量百分数计）：约 66-70铜、约3-6镍、约10-14锌、约10-16锰、至多约0. 25硫、约0. 1-1. 0锑、约0. 4铁、约 0. 05磷、少于约0. 09铅、少于约0. 05硅、少于约0. 10碳。
[0017] 通过考虑以下的详细描述、附图，和权利要求，可阐明本公开的另外的特征、优点， 和实施方案。而且，应理解的是，前面的本公开
【发明内容】
和后面的【具体实施方式】均为示例性 的和意图提供进一步解释，而非进一步限制权利要求要求保护的本公开的范围。
【具体实施方式】
[0018] 通过参考以下描述以及附图，本公开的前面的和其它的目的、方面、特征，和优点 将变得更加显而易见和更好理解，其中：
[0019] 图1是列举商业合金组合物的表。
[0020] 图2A是列举用于砂型铸造的C99760合金的一种实施方式的组分范围和C99760 合金的这种实施方式的加热实例（exampleheats)的表；图2B是列举图2A的目标合金的 铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和弹性模量的表；图2C是列 举用于永久模铸铸造的C99760合金的一种实施方式的组分范围和C99760合金的这种实施 方式的加热实例的表；图2D是列举图2C的目标合金的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝含量以 及UTS、YS、％Elong(伸长率百分数）、BHN，和弹性模量的表；
[0021] 图3A是列举用于砂型铸造的C99770合金的一种实施方式的组分范围和C99770 合金的这种实施方式的加热实例的表；图3B是列举图3A的目标合金的铜、镍、锌、硫、锰、 锡、锑和铝含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和弹性模量的表；图3C是列举用于永久模铸 铸造的C99770合金的一种实施方式的组分范围和C99770合金的这种实施方式的加热实例 的表；图3D是列举图3C的目标合金的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝含量以及UTS、YS、％ Elong、BHN，和弹性模量的表；
[0022] 图4A是列举用于锻制应用的C79880合金的一种实施方式的组分范围和C79880 合金的这种实施方式的加热实例的表；图4B是列举图4A的目标合金的铜、镍、锌、硫、猛，和 锑含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和弹性模量的表；
[0023] 图5是各种硫化物的自由能曲线图。
[0024] 图6A是基于不含锑的C99760的可选合金的相图。图6B是含0. 8%锑的C99760 合金的一种实施方式的相图。
[0025] 图7A是在平衡下基于C99760合金的不含锑的可选合金的相组合图。图7B是在 平衡条件下C99760的含0. 8%锑的本发明实施方案的相组合图。图7C是基于C99760合金 的不含锑的可选合金的相组合图（Scheil冷却）。图7D是C99760的含0. 8%锑的本发明 实施方案的相组合图（Scheil冷却）。
[0026] 图8A是基于C99770的不含锑的可选合金的相图。图8B是含0. 6%锑的C99770 合金的一种实施方式的相图。
[0027] 图9A是在平衡条件下基于C99770的不含锑的可选合金的相组合图。图9B是在 平衡条件下基于C99770的不含锑的可选合金的放大的相组合图。图9C是在平衡条件下含 0. 6%锑的C99770合金的一种实施方式的相组合图。图9D是在平衡条件下含0. 6%锑的 C99770合金的一种实施方式的放大的相组合图。图9E是基于C99770的不含锑的可选合金 的相组合图（ScheilCooling)。图9F是含0.6%锑的C99770合金的一种实施方式的相组 合图（ScheilCooling)。
[0028] 图10是C99760合金的实施方式和C99770合金的实