技术领域
[0001] 本
发明涉及一种可加工的低铅的
铜合金，其可用于管道部件，例如，用于配
水线路的
黄铜部件的制造。
背景技术
[0002] 如今，在卫生部
门更高的承诺是更为普遍的，不仅来自医疗机构或政府机构，而且来自私营企业和整个社会。
[0003] 其中一个分支与工业和服务行业中用于水的传导和分配的金属元素相关，其试图控制用于上述目的的材料，从而防止因通过溶解在水中而可能传播的物质造成的健康
风险，并且其可能导致人身伤害。
[0004] 另一方面，由于铅的可加工性，其是用于管道的黄铜中含有的主要元素之一，铅有利于刨花的
泄漏和
制动，在整个加工过程中起到
润滑剂的作用，从而降低切削过程中的
温度，进而延长切削工具的使用寿命；然而，铅也是一种危险的元素，其在神经系统中累积并且对儿童的精神发育尤其危险。
[0005] 在美国已经形成了立法，其中一个例子是加州的AB 1953议会法案。该项目定义了术语“无铅”，其目的是制造、工业加工和供人类使用的水的输送或分配，管道和管道配件、水暖配件和配件在铅方面，
管道系统和配件的湿表面的加权平均铅含量不超过0.25重量％，这意味着合金中较低的铅百分含量，严格符合用于人类使用的水传导的要求。
[0006] 近年来，为了彻底地限制铜合金中允许的铅含量，已经进行了针对含铅铜合金的规定的努
力。因此，已经开发了快速切割低铅的铜合金，其达到0.02重量％。
[0007] 在最新技术中，已经描述了几种低铅的铜合金，例如
申请案例MX/a/2014/013285，提供了合金和形成铜合金的方法，包括红铜和黄铜，其含硫和锑；该合金通过铜、锌、镍和锰沉淀硬化，显示出具有与不锈
钢相似的
电阻和延展性以及
机械加工性能；申请MX/a/2012/011929涉及添加了锰和硫和/或
钙以及二级元素的铜基合金。铜合金不含碲和铅，并且其特征在于高
导电性和通过刨花分离实现机械化的效用。
专利MX 291315 B要求保护一种快速切割铜合金，与其他传统的快速切割铜合金相比，其含铜量减少，具有工业加工能力。快速切割铜合金包括占其重量71.5％至78.5％的铜，占其重量2.0％至4.5％的
硅，高达0.005％但不超过其重量0.02％的铅，以及占其重量的剩余百分比的锌；专利MX 221266涉及：制造的铜基合金部件，被设计用于在生产阶段，不是通过加工、成型就是通过拉模
铸造，特别是由黄铜合金制造的管道部件进行工作操作，被设计为用于
饮用水系统，在整个使用过程中，使用所述部件时，由所述合金定义的各表面被设计为外露。铜基合金含有先前确定的铅
质量；专利MX 204484公开了性能与由含铋的铜基合金制成的含铅铜基合金相当的无铅铜合金。
[0008] 美国专利US 8,506,730“具有低铅含量和良好机械加工性的铜/锌合金”，8,349,097“抗脱锌铜合金和包含该合金的产品的生产方法”；8239034“无铅黄铜合金”和8273192“无铅、无铋、无切削磷黄铜合金”，其他出版物等，其必须被视为包含在本申请
说明书中。
[0009] 在这方面，公众对与饮用水相关的管道部件的铅含量越来越感兴趣，从而进一步提高了降低铅含量的兴趣。
[0010] 降低铜合金中铅含量的一些尝试包括引入其他元素代替铅，从而在
制造过程包括初级铸造、初级加工、二次加工、
抛光、涂层和机械安装中导致加工和精加工问题。因此，需要具有低铅合金铸件的铸造溶液，以提供低成本的合金，而不会降低机械或化学性能，或者材料的制造过程的相关中断，导致精加工和切削问题。
发明内容
[0011] 本发明的目的是提供一种物质组合物，其包含约：占所述组合物重量的62％至63％的Cu；占所述组合物重量的0.18％至0.24％的Pb；占所述组合物重量的0.15％至
0.25％的Sn；占所述组合物重量的0.03％至0.08％的Si；占所述组合物重量的0.10％至
0.15％的P；其他元素的总量≤0.30％，其中Zn存在的范围为约36％至38％。这种物质组合物允许限制生成的β(Beta)相的量，从而导致由于暴露于积水或低运动、微酸性水的过程中锌的损失而导致的材料的较低劣化，这种脱锌效应在含有较高β相量或厚带和相关带的合金中出乎意料地增加。
附图说明
[0012] 图1表示合金铸件的固定加热器
[0014] 图3a是Al-3770 500x，45％为β相。非常厚的带
[0015] 图3b是Al-2802 500x，相的35％。薄带。
[0016] 图4表示合金2802中锌的分布。
[0017] 图5是
活塞的
载荷-位移比。在直接
挤压和间接中。
[0018] 图6表示拉伸。
[0019] 图7是纵向脱锌Al-3770，60％的β相
[0020] 图8表示合金2802的样品A的金相
[0021] 图9显示了样品“A”的脱锌结果，拉伸杆。
[0022] 图10表示合金2802的样品B的金相。
[0023] 图11显示了样品“B”的脱锌结果。拉伸杆。
[0024] 图12表示由合金2802-A
锻造的样品的金相。
[0025] 图13显示了锻件2802-A的脱锌结果
[0026] 发明详述
[0027] 已开发的化学组合物包括，例如，62Cu–0.18Pb–0.15Sn–0.03Si–0.10P，合金C2802-A以及63Cu–0.24Pb–0.25Sn–0.08Si–0.15P，合金C2802-B，其中锌的含量在36％到38％之间，其目的是限制生成的β相，以便仅具有薄带(图3b)以及从而导致由于暴露于积水、微酸性水的低运动过程中锌的损失而导致的材料的较低劣化，这种脱锌效应在含有较高β相量或厚带和相关带的合金中出乎意料地增加(图3a)。
[0028] 铅的使用量非常低，以至于完全符合加州AB 1953法律的要求，以便被视为无铅合金，并用于制造供人类使用的水的传导配件，但是同时显著的是，随着合金的可加工性的增加，这将有助于在整个加工过程中刨花的断裂和润滑。
[0029] 这种合金含有相对较少的β相，其含量过低而不利于其加工，但足以保持可接受的
热锻水平。
[0030] 表a)样品C2802-A的化学组成
[0031]
[0033] 表b)样品C2802-B的化学组成
[0034]
[0035]
[0036] 可锻性：70％
[0037] 合金2802的制造过程：
[0038] 1.铸造
[0039] 采用水套冷却的固定式铸造炉
[0040] 在整个发展过程中，除了满足所有的铅和锌的抗损失条件外，还必须防止其他合金受到外部或有害元素(如Sb、Bi等)的污染。根据这一原理，我们可以循环和再利用相同的Cu-Zn
二元合金，允许相同的元素，为了完善化学组合物而添加铜-硅和铜-磷元素。
[0041] 用于制造合金的材料的
熔化在
电子感应炉中进行，电子感应炉将熔融金属的温度提高到1100℃，以便随后达到均匀化期，以达到1010℃的铸造温度；熔融金属被浇注在垂直模具中，并用水套冷却。
[0042] 为了保持一个可接受但持续的加工水平，在很小的比例下需要最低的铅水平，这将有助于加工过程，因为在锌损失之前，
锡和硅是性能最好的元素。可加工性：65％。
[0044] 挤压是用于创建具有确定的和固定的截面的对象的过程。材料通过具有预期产品几何形状的横截面的模具(挤压模)推动或提取，在直接挤压的情况下，以及通过相同的模具和间接挤压的情况下，材料之后沿活塞运动方向流动(图5)。
[0045] 对于黄铜而言，由于材料所受的强烈
变形，以及所述材料承受的过大载荷，该过程是通
过热挤压进行的，在此过程中，受挤压的件是经预先加热的。
[0046] 由于这一过程产生的流动类型，在挤压过程中，β相带被定向(拉伸)为纵向上指向材料的流动(图3b)。
[0047] 3.杆拉伸
[0048] 制造过程的最后一步是获得机械性能和调整材料公差，这是通
过冷变形实现的，使材料在例如(图6)所示的模具中通过先前制造的几何形状。拉伸过程实际上等于挤压过程，不同的是在拉伸过程中，材料是通过工具拉出来的，而在挤压过程中，材料是被推出去的。
[0049] 4.机械性能
[0050] 一旦获得该合金并应用了制造过程中的所有步骤以获得一根固体杆，则就机械性能与C0360合金进行比较。
[0051] 表C.-2个合金2802管Vs.1个黄铜360管之间的比较
[0052]
[0053] 5.锌抗损失试验
[0054] 脱锌现象基本上是与积水、微酸性或低流动
水体接触时黄铜的锌的损失(图7)，形成机械阻力极低的多孔体，这种现象随着温度的升高而
加速。
[0055] 根据图像(图7)，
腐蚀已通过β相线纠正，在材料的微观结构上，所述线通过完整的网相互连接，有利于锌的损失。
[0056] 5.耐脱锌性验证的参考标准
[0057] 所有试验均按照ISO-6509-I标准的规定进行，并同样符合ISO-6509-II标准中的标准，以便归类为抗脱锌合金。
[0058] 合金2802减少了这种现象造成的损坏。所得结果可在图8至12中获得。
