一种铸造用低成本无铅抗脱锌黄铜合金的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于合金技术领域，具体设及一种无铅环保黄铜合金，特别是设及一种铸 造用低成本无铅抗脱锋黄铜合金。
【背景技术】
[0002] 众所周知，黄铜在使用过程中存在选择性腐蚀一一脱锋现象，耐脱锋腐蚀性能好 对提高零件或设备寿命至关重要，耐脱锋腐蚀性能是衡量黄铜合金材料的一项重要指标。 普通的有铅铜合金材料的抗脱锋腐蚀性能较差，如铸造有铅铜Cu化39PblAl平均脱锋层深 度大于400μπι。针对黄铜制品的抗脱锋能力，国际间普遍接受AS 2345标准，即黄铜制品平均 脱锋层深度不得超过100WI1。
[0003] 目前市场上存在的耐脱锋腐蚀黄铜，主要存在两个问题：
[0004] 铅含量高：市场上应用非常广泛的铸造 DR黄铜CuZn35Pb2Al中都含有Pb，其含量 1.5-2..%。
[0005] 铜含量高：一些已知的铜合金如册5A、H70A及C69300中没有饥，符合环保要求，但 因其铜含量较高，使铜合金成本高。
[0006] 而铜含量较低的黄铜合金主要是α+β两相黄铜，在其基础上添加 As元素，能显著提 高其耐脱锋腐蚀性能。目前已有一定数量的在黄铜中添加神来提高抗脱锋腐蚀性能的专 利。
[0007] 中国专利申请201110389789.0公开了 一种铸造用低铅耐腐蚀黄铜合金及其制造 方法，该黄铜的化学成分为铜61.0-62.5*1:.%，铅不大于0.2￥1:.%，侣不大于0.2￥1:.%，祕 0.35-0.55wt. %，神0.15-0.. %，杂质不大于0.15wt. %，余量为锋。
[000引PCT专利申请W0/2001/014606公开了 一种抗脱锋的压铸黄铜合金，该黄铜合金的 化学成分为铜63.0-65 . Owt. %，铅1.5-2.. %，娃0.6-0.9wt. %，侣0.03-0.1 wt. %，神 0.03-0.1 wt. %，儀<0.5wt. %，锡<0.5wt. %，铁0.1-0.5wt. %，棚0-15ppm，其它杂质总和 <0.3wt. %，余量为化。
[0009] 中国专利申请200910164116.8公开了一种低铅抗脱锋铜合金，该合金成分为 0.3wt. % W下的铅;0.02至0.15wt. % 的錬；0.02至0.25wt. % 的神；0.4至0.8wt. % 的侣；1 至20ppm的棚；W和97wt. % W上的铜和锋，其中，铜在所述抗脱锋的黄铜合金中的含量为58 至70重量％。
[0010] 中国专利申请200910171021.9公开了一种抗脱锋的铜合金及其物品的制备方法， 其中铜合金的成分为59.5至64wt. %的铜;0.1至0.5wt. %的祕;0.08至0.16wt. %的神;5至 15ppm的棚;0.3至1.5wt. %的锡;0.1至0.7wt. %的错;0.05wt. % W下的铅；W及其余含量 为锋。
[0011] 中国专利申请201010502728.6公开了 一种抗脱锋黄铜合金，其成分为0.5至 1.. % 的娃；0.01至0.. % 的錬；0.02至0.25wt. % 的神；0.4至0.8wt. % 的侣；W及 95.8wt. % W上的铜与锋。
[0012] 铅在生产、使用过程中会对环境造成污染，危害人类的健康。美国、欧盟等发达国 家和地区已先后制定标准和法令，如NSF-ANSI372、AB-1953、Ro服等，逐步禁止生产、销售和 使用含铅产品。錬本身具有毒性，在使用过程中錬极易溶出，其龙头、阀口等过水产品经NSF 测试錬元素在水中的溶出量远远超标，存在环境污染和危害人类健康的隐患。祕金属价格 昂贵，废料循环链中需严格与铅黄铜和其它金属分开，难于控制。错价格昂贵，且错在合金 的烙炼过程极易与氧、硫等氧化介质结合转化为炉渣而大量损耗。
【发明内容】
[0013] 为了克服现有技术的一些缺陷，本发明提供一种铸造用低成本无铅抗脱锋黄铜合 金。本发明黄铜合金的综合性能优良，可用于生产水龙头、管道接头等零部件。本发明合金 具有优异的抗脱锋腐蚀性能，其平均脱锋层深度小于100μπι。另外，该合金还具有良好的铸 造性能、抗应力腐蚀性能、抛光性能及焊接性能等，适用于砂铸和低压铸造方法成型的水 暖、卫浴等零部件，尤其适用于在环境较为恶劣的条件下工作的水龙头等配件。
[0014] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的。
[0015] 本发明提供一种铸造用低成本无铅抗脱锋腐蚀黄铜合金，该黄铜合金含有：60- 65wt. % 的 Cu、0.05-0.25wt. % 的 Pb、0.05-0.8wt. % 的 A1、小于 0.1 wt. % 的 Sn、0.05 ~ 0.16wt. %的As,其余为Zn和不可避免的杂质，且锋当量X满足下式的要求：35% <X< 39.5%，其中，乂=(化10化1)/^+8+1(：化1)，公式中乂-复杂黄铜锋当量;4-含铜量（％);8- 实际含锋量（％ );Ci-其它合金元素含量（％ );CiKi-各元素对应的锋当量。
[0016] 优选地，所述黄铜合金中化的含量为:62-64wt. % ;
[0017] 优选地，所述黄铜合金中Pb的含量为：0. l-0.25wt. % ;
[001引优选地，所述黄铜合金中A1的含量为:0. l-0.4wt. % ;
[0019] 优选地，所述黄铜合金中As的含量为:0.08-0.12wt. % ;
[0020] 优选地，所述锋当量X满足下式的要求:36% <X<39%。
[0021] 优选地，所述黄铜合金还包含一种或多种选自Ni、Fe、Si、P和B中的元素；
[0022] 优选地，所述黄铜合金中化的含量为:〇.〇5-〇.5巧1.%，优选为〇.〇5-〇.2巧1.%;尸0 的含量为0.02-0.2wt. %，优选为0.05-0.1 wt. % ; Si的含量为：0.03-0.3wt. %，优选为 0.05-0.2*1.%;口的含量为：0.01-0.2*1.%，优选为0.05~0.1*1.%;8的含量为：< O.Olwt. %，优选为5-30ppm。
[0023] 本发明还提供了另一种铸造用低成本无铅抗脱锋腐蚀黄铜合金，该黄铜合金含 有：60-65"1.%的加、0.05-0.25"1.%的饥、0.05-0.4"1.%的41、0.1-0.4"1.%的511、0.05 ~0.16wt. %的As,其余为Zn和不可避免的杂质，且锋当量X满足下式的要求：35%<X< 39%，其中，乂=(8+1(：化1)/^+化1(：化1)，公式中乂-复杂黄铜锋当量;4-含铜量（％);8-实 际含锋量（％ );Ci-其它合金元素含量（％ );CiKi-各元素对应的锋当量。
[0024] 优选地，所述黄铜合金中化的含量为:62-64wt. % ;
[00巧]优选地，所述黄铜合金中Pb的含量为:0. l-0.25wt. % ;
[00%] 优选地，所述黄铜合金中A1的含量为:0.05-0.3wt. % ;
[0027] 优选地，所述黄铜合金中Sn的含量为:0. l-0.3wt. % ;
[002引优选地，所述黄铜合金中As的含量为:0.08-0.12wt. % ;
[0029] 优选地，所述锋当量X满足下式的要求:36% <X<38.5%。
[0030] 优选地，所述黄铜合金还包含一种或多种选自Ni、Fe、Si、P和B中的元素；
[0031] 优选地，所述黄铜合金中Ni的含量为:0.05~0.5wt. %，优选为0.05~0.2wt. % ; 化的含量为0.02-0.. %，优选为0.05-0.1 wt. % ; Si的含量为:0.03~0.3wt. %，优选为 0.05~0.2wt. % ;P的含量为：0.01~0.2wt. %，优选为0.05~0.1 wt. % ;B的含量为：< O.Olwt. %，优选为5-30ppm。
[0032] W下将对本发明进行详细描述。
[0033] 本发明提供一种铸造用低成本抗脱锋黄铜合金，包含该黄铜合金含有：60- 65讯1.%的加、0.05-0.25讯1.%的化、0.05-0.8讯1.%的41、小于0.1讯1.%的511，0.05- 0.16wt.%的As,其余为化和不可避免的杂质，并满足锋当量35%<X=(B+ICiKi)/(A+B+ 1(：11(。<39.5%，或60-65"1.%的加、0.05-0.25"1.%的饥、0.05-0.4"1.%的41、0.1- 0.4wt. %的Sn，0.05~0.16wt. %的As，其余为化和不可避免的杂质，并满足锋当量35 % <X =(B+ Σ C化i )/(A+化 Σ C化i) <39.0%。
[0034] 本发明中，因 Cu含量较低，而实现黄铜材料的低成本，Cu的含量限定在60- 65wt. %，当Cu含量较低时，脱锋效果较差，而Cu含量太高，则成本较高，且铸造性能和切削 性能差。Cu的优选含量为62-64wt. %。
[0035] 添加微量的Pb，可W改善黄铜合金的切削性能，且符合AB1953中关于卫浴产品中 与水接触的零件材料的含铅量小于0.25wt. %的规定，W及NSF 61中对卫浴产品单产品铅 析出量小于5ppb的规定。
[0036] A1元素的添加可W增加合金的流动性，提高其铸造性能，且产生固溶强化的效果， 提高合金强度。但A1含量较高时，促使β相析出，影响其抗脱锋性能。
[0037] 本发明的抗脱锋黄铜中，添加 Sn元素可W提高抗腐蚀性能，改善铸造性能，减少铸 件中气孔和疏松等缺陷，但Sn含量不宜过高，否则合金的成本增高且抗脱锋腐蚀性能降低， 且当合金中Sn在O.lwt. % W上时，锋当量需小于39.0%，可稳定合金的抗脱锋腐蚀性能。
[0038] 添加微量的As可W显著地改善合金的抗脱锋性能，单纯加神并不能完全使铸件或 锻件满足AS 2345的要求，需要经过一定的热处理。神黄铜产品加热到α相溶解度曲线W上 溫度，使β相溶入α相中，然后快速冷却到α相溶解度曲线W下溫度进行固溶处理，使β相全部 消失，或者改变β相分布形态(网状或条状转变为孤岛状)来减轻神黄铜的脱锋腐蚀倾向。神 含量较低时，不能显著地改善脱锋性能，而神含量较高时，无法得到与添加量相等的抗脱锋 效果，且易造成金属析出超标。As的优选含量为0.08-0.12wt. %。
[0039] 本发明的抗脱锋黄铜中，可W选择性添加化、。6、51、口、8中的一种或几种元素。其 中Ni可W增加 α比例，提高合金的耐蚀性能;添加适量的S