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用于衛生配件的銅鋅合金及其制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380074342.1

申請日:

2013.07.05

公開號:

CN105026585A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):C22C 9/04申請公布日:20151104|||公開
IPC分類號: C22C9/04; C22F1/08; E03C1/00 主分類號: C22C9/04
申請人: 高儀股份公司
發明人: 托馬斯·施羅德; 奧拉夫·佩佐爾特
地址: 德國黑墨爾
優先權: 102013003817.0 2013.03.07 DE
專利代理機構: 北京萬慧達知識產權代理有限公司11111 代理人: 田欣欣; 吳樺
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380074342.1

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.10.26|||2015.11.04

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||公開

摘要

本發明涉及一種銅-鋅合金,其特別用于提供衛生配件的構件,該銅-鋅合金(以重量百分比為單位)由:63.5%至63.8%的銅、35.2%至35.6%的鋅、0.17%至0.20%的鉛、0.32%至0.4%的鋁、0.11%至0.13%的砷、0.16%至0.2%的鐵、0.0%至0.20%的錫、0.0%至0.2%的錳、以及各自最多為0.02%的其余成分構成。此外,本發明涉及一種用于制造具有這樣的銅-鋅合金的鑄造構件的方法。所述銅-鋅合金以及由其制造的構件能夠特別環保地且成本有利地提供衛生配件。

權利要求書

權利要求書
1.  一種銅-鋅合金,其由:
-重量百分比為63.5%至63.8%的銅,
-重量百分比為35.2%至35.6%的鋅,
-重量百分比為0.17%至0.20%的鉛,
-重量百分比為0.32%至0.40%的鋁,
-重量百分比為0.11%至0.13%的砷,
-重量百分比為0.16%至0.20%的鐵,
-重量百分比為0.0%至0.20%的錫,
-重量百分比為0.0%至0.02%的錳,
以及各自的重量百分比最多為0.02%的其余成分構成。

2.  根據權利要求1所述的銅-鋅合金,其中不包含硅。

3.  一種針對衛生配件(1)的對根據前述權利要求中任一項所述的銅-鋅合金的應用。

4.  一種衛生配件(1),具有殼體構件(2),所述殼體構件(2)形成至少一個外表面(3)或包括用于水流(5)的內表面(4),其中,至少所述外表面(3)或內表面(4)以根據權利要求1或2所述的銅-鋅合金實施。

5.  一種用于制造由銅-鋅合金制成的鑄造構件的方法,至少包括下述步驟:
-提供根據權利要求1或2所述的銅-鋅合金,
-加熱銅-鋅合金使其處于液態,
-將銅-鋅合金注入預定模具中,
-冷卻銅-鋅合金使其凝固,
-將凝固的銅-鋅合金加熱到430℃至470℃的溫度,保持預定的持
續時間,
-冷卻銅-鋅合金。

6.  根據權利要求5所述的方法,其中所述持續時間在40分鐘至70分鐘的范圍內。

說明書

說明書用于衛生配件的銅-鋅合金及其制造方法
技術領域
本發明涉及一種用于衛生配件()的銅-鋅合金(更確切的說為黃銅合金),以及涉及一種制造這種合金的方法。特別涉及鑄造合金,利用其可制造導水的和/或會與水接觸的衛生配件的構件。
背景技術
在制造衛生配件的構件時,需要考慮到差異最大的要求。通常有效的是,材料應適合用于制造衛生配件的局部構造非常復雜的構件。這一方面涉及好的可鑄造性以及可脫模性,然而也涉及針對下述情況的易切性,即,構件必須通過切削制造方法再加工。當然,成本方面在此也非常重要。
此外應考慮,該構件也用于輸送飲用水。對此全世界存在不同的法律要求,其應確保長時間使用這樣的構件而不會污染飲用水。
在此,特別重要的要求是脫鋅穩定性,其特別可根據按照ISO 6509標準的材料測試確定。在該測試中,材料被持續24小時浸入濃度為每升水(H2O)含12.7克CuCl2的溫度為75℃的熱銅-氯-池(CuCl2)中。由此確定鋅離子散布發生至哪個深度。該脫鋅深度越小,則該材料越好地適用于運送飲用水。
另一要求是,衛生配件的不同構件能夠盡可能一起回收。對此有利的是,這樣的銅-鋅合金具有盡可能少的硅(Si)成分。以此可確保合金在標準制造工藝中與標準黃銅合金混合,且因此能夠回收。
由此得出,在選擇用于衛生配件的構件的合適材料時,有多種不同的設立目標,這些目標也部分地相互沖突。
發明內容
基于上述內容,本發明的目的在于,提供一種銅-鋅合金,其至少部 分地解決上述問題。特別地,所述銅-鋅合金應該是一種適合應用于衛生配件的銅-鋅合金。此外,也應提供有利的衛生配件以及用于制造所述衛生配件的方法。
本發明的目的通過根據權利要求1的特征的銅-鋅合金來實現。在從屬權利要求中給出本發明的其他有利設計方案。應當注意,在權利要求中單個列出的特征可以用任意的、技術上有意義的方式進行相互組合,并且揭示了發明的其他設計方案,說明書闡述了所述特征且給出本發明的其他實施例。
根據本發明,銅-鋅合金由:
重量百分比為63.5%至63.8%的銅(Cu),
重量百分比為35.2%至35.6%的鋅(Zn),
重量百分比為0.17%至0.20%的鉛(Pb),
重量百分比為0.32%至0.40%的鋁(Al),
重量百分比為0.11%至0.13%的砷(As),
重量百分比為0.16%至0.20%的鐵(Fe),
重量百分比為0.0%至0.20%的錫(Sn),
重量百分比為0.0%至0.02%的錳(Mn),
以及各自的重量百分比最多為0.02%的其余成分構成。
這種銅-鋅合金的優勢在于,提供的鉛含量(Pb)非常少。此外可注意到,銅含量(Cu)同樣低于已知的合金。同樣可值得強調的是,這種銅-鋅合金僅具有(可忽略不計的)少量的硅(Si)含量。在意料之外的是經證明這種銅-鋅合金由于這里選擇的組分,一方面對成本更為有利,此外還具有突出的脫鋅穩定性,即,其脫鋅深度小于200μm(微米)、特別是甚至小于100μm。
特別地,在此提出的銅-鋅合金涉及所謂的鑄造合金。
涉及鉛比重(Pb),已注意到其導致對鑄造合金的切削加工性的令人滿意的改進。此外已知,鉛對于脫鋅穩定性具有積極作用。已確定的是,在給出的范圍中存在顯著的細晶化效果。細晶化使得包含在黃銅中的較少量的抗酸的β-黃銅的成分精細地且島狀分離地被分布在脫鋅穩定的α-黃銅-基質(Alpha-Messing-Matrix)中。優選地,在部分范圍內的鉛成分 接近上限,即,例如重量百分比在0.19%至0.2%的范圍內。
特別地,鋁(Al)通過混合晶體固化提高α相和β相的強度,而基本上不影響熱成型能力。此外,改進了抗腐蝕性,以及改進了抗沖擊和抗天氣影響的性能。此外,鋁提高了強度,且具體地能夠實現鑄造產品中的高的表面質量。在一系列試驗中,顯示出鋁對脫鋅穩定性的性能的負面作用。相對少的鋁成分導致表面分配比例中更少地形成較少量抗酸的β-黃銅。因此降低的β-黃銅-混合晶體成分被更好地島狀分離地分布在脫鋅穩定的α-黃銅基質中。在給出的上限之上,會導致脫鋅穩定性值的顯著降低。若低于給出的下限,則無法再全面地利用鋁在物理上和經濟上的積極作用。
在此,以給出的少的量提供砷(As),具有統一(α相)的銅-鋅合金不是主要由鋅制成的(nicht wesentlich zinkt)。砷在系列試驗中對特征脫鋅穩定性也有積極作用。相對于傳統的標準黃銅而言,提高砷成分導致表面分配比例中更少地形成較少量抗酸的β-黃銅。關于砷對脫鋅穩定性的積極作用的解釋是,它的作用是作為抑制劑來防止脫鋅測試中所使用的酸的化學侵蝕。特別地,也考慮到前述目標參數的情況下,選擇重量百分比0.13%作為上限。重量百分比0.11%作為下限是系列試驗的結果。在該界限之下脫鋅穩定性會明顯降低。優選地,部分區域中的砷成分接近上限,即例如在重量百分比為0.12%至0.13%的范圍內。
特別地,所建議的鐵含量(Fe)通過首先析出的鐵晶體而支持細晶化,并且由此改進了構件的機械特征。鐵在系列試驗中對特征脫鋅穩定性有積極作用。這可以通過已經證實的細晶化作用來解釋。細晶化使得包含在黃銅中的較少量抗酸的β-黃銅的鐵成分精細地且島狀分離地被分布在脫鋅穩定的α-黃銅-基質中。設定重量百分比0.2%作為上限,因為更高的鐵含量(Eisenwerte)會促使形成硬的雜質物。對此要解釋的是鐵相對較高的熔點。硬的雜質物導致表面缺陷,這在裝飾配件中是不可接受的。重量百分比為0.16%作為下限是系列試驗的結果。在該界限之下脫鋅穩定性方面會明顯降低。優選地,部分區域中的鐵成分接近上限,即例如在重量百分比為0.18%至0.20%的范圍內。
特別地,單相(α-)銅-鋅合金中的錫含量(Sn)提高抗腐蝕性(通 過形成覆蓋層),并且尤其改進了強度和/或光滑度(Gleiteigenschaften)。設定重量百分比為0.2%作為上限,因為能夠確定超過該上限對抗腐蝕性沒有積極作用。重量百分比為0.0%作為下限是系列試驗和實際的結果,根據所使用的材料可以僅包含很少量的錫或不包含錫。
在此提出的錳含量優化了機械特性和抗腐蝕性,尤其是針對天氣以及濕度的影響。設定重量百分比為0.02%作為上限,從而避免由于硬的雜質物而導致的問題。此外,這種設定是基于在熔化時設置含量的經驗而得出的。
此外還能夠設置其余成分,其中所述其余成分可以包括具體的合金元素以及(不可避免的)雜質物。所述其余成分中的每一種成分各自所能允許的最大含量是重量百分比為0.02%。特別地,所有其余成分的總量的重量百分比不應超過0.2%。
很顯然,可利用在此給出的含量范圍選擇銅-鋅合金,使得合金成分整體產生100%的重量百分比。
根據一擴展方案提出,銅-鋅合金不包含硅(Si)。
除成本優勢之外,這使得所述無硅合金在使用之后能夠根據需要與其他銅-鋅合金一起被回收。
特別地,所提出的銅-鋅合金用于衛生配件。特別地,處于導水位置的構件和/或與水接觸的構件由這樣的銅-鋅合金來提供。在此可特別涉及鑄造構件。這種構件的示例是外殼構件、環、套等。
因此還提出,設計成外殼構件的衛生配件,所述外殼構件形成至少一個外表面或包括用于水流的內表面,至少外表面或內表面以銅-鋅合金構成。在此特別是對被水浸濕的和/或導水的殼體構件表面起作用。也可能是,例如當殼體構件一體式鑄造時,不僅殼體構件的外表面而且連內表面也是由銅-鋅合金構成的。盡管也可以在外表面和/或內表面上設置有保護層,特別是考慮到外觀造型和/或額外改進防腐蝕性能。
此外,也提出一種用于制造由銅-鋅合金制成的鑄造構件的方法,該方法至少包括下述步驟:
-提供根據本發明的銅-鋅合金,
-加熱銅-鋅合金使其處于液態,
-將銅-鋅合金注入預定的模具中,
-冷卻銅-鋅合金使其凝固,
-將凝固的銅-鋅合金加熱到430℃至470℃的溫度,保持預定的持續時間,
-冷卻銅-鋅合金。
就此特別給出鑄造方法,其中所鑄造的構件之后還要經過熱處理。
非常特別優選的是持續時間在40分鐘至70分鐘的范圍內,非常特別優選的是在50分鐘至65分鐘的范圍內。
通過在此提出的熱處理特別實現結構變化,其中,鑄造件中大部分的β-黃銅轉化為脫鋅穩定的α-黃銅。
為清晰化本發明,下文中給出針對具體銅-鋅合金的一個示例。此外,材料CuZn21Si3P和MS63被作為對比示例,借助對比示例示出與根據本發明的銅-鋅合金的不同。
實施例1:
重量百分比為63.60%的銅;
重量百分比為35.50%的鋅;
重量百分比為0.177%的鉛;
重量百分比為0.382%的鋁;
重量百分比為0.128%的砷;
重量百分比為0.187%的鐵;
重量百分比為0.017%的錫;
重量百分比為0.001%的錳;
重量百分比為0.008%的其余成分。
給出的示例的特征在于非常好的脫鋅穩定性,其中同時存在下述組合,該組合能夠與其他黃銅構件一起簡單地回收。
對比材料:
CuZn21Si3P:
這種合金具有非常高的銅含量(重量百分比約為76%),并且因此非 常昂貴。重量百分比同樣很高的硅含量,重量百分比約為4%,在與傳統合金混合時也會導致很大的問題,特別是存在包含氧化硅雜質物的風險。循環材料也必須嚴格分開,并且僅可以使用單純種類的原料。實際在鑄造廠中,在CuZn21Si3P與其他材料混合時,或者必須使用分開的爐子,或者必須使用裝有可更換爐料(mit)的坩堝爐。
MS 63
這種黃銅具有重量百分比至1.6%的鉛含量,且因此不能被歸為無鉛黃銅。
具體實施方式
在附圖1中示出優選的應用范圍,然而本發明不應僅限于該優選應用范圍。附圖示出用于衛生配件的一體式成形的殼體構件2。在此,殼體構件2形成外表面3,所述外表面3例如能夠被操作者看到。此外,殼體構件2形成內表面4,借由所述內表面4形成水流5。非常特別優選地,殼體構件2采用由根據本發明的銅-鋅合金制成的鑄造構件。
銅-鋅合金以及由此制造的構件能夠特別環保地且成本有利地提供衛生配件。
參考標記列表
1 衛生配件
2 殼體構件
3 外表面
4 內表面
5 水流

關 鍵 詞:
用于 衛生 配件 鋅合金 及其 制造 方法
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