本发明涉及一种铜基合金，更具体地涉及一种抗脱锌的黄铜，该 黄铜具有各种优异性能，例如具有极好的抗脱锌性、热可锻性和机 加工性，因此，特别允许在腐蚀性的水溶液环境下使用。

通常，由于含铅黄铜在热可锻性和机加工性方面显示出极好的 性能，因此它具有广泛的用途。但是，在腐蚀性的水溶液环境下却 存在脱锌的缺点。由于这种缺点，它只能用于有限的场合。

某些类型的抗脱锌黄铜在使用中一直末能显示出令人满意的抗 脱锌等等性能，它们面临着许多任务，例如寻找需要使用昂贵原料 的新配方，以便在最大可能的程度上，减少在生产合金时由于技术 标准而不可避免地含有的杂质数量。    

已经研制出的本发明与上述任务有关。本发明的目的在于提供 一种具有各种优异性能，例如具有极好的抗脱锌性、热可锻性和机 加工性的铜基合金。

为了实现上述目的，本发明的第一方面是具有以下组成的铜基 合金：59.0～62.0wt％的Cu、0.5～4.5wt％的Pb、0.05～0.25wt％ 的P、0.5～2.0wt％的Sn、0.05～0.30wt％的Ni，其余是Zn和不可 避免的杂质。

本发明的第二方面是具有以下组成和精细均匀分开的α＋β组 织的铜基合金：59.0～62.0wt％的Cu、0.5～4.5wt％的Pb、0.05～ 0.25wt％的P、0.5～2.0wt％的Sn、0.05～0.30wt％的Ni，0.02～ 0.15wt％的Ti，其余是Zn和不可避免的杂质。

本发明的第三方面是具有以下组成的铜基合金：61.0～ 63.0wt％的Cu、2.0～4.5wt％的Pb、0.05～0.25wt％的P、0.05～ 0.30wt％的Ni，其余是Zn和不可避免的杂质。

本发明的第四方面是具有以下组成的铜基合金：61.0～ 63.0wt％的Cu、2.0～4.5wt％的Pb、0.05～0.25wt％的P、0.05～ 0.30wt％的Ni、0.02～0.15wt％的Ti，其余是Zn和不可避免的杂 质。

根据以下给出的本发明的详细说明，并参考附图将能更好地理 解本发明，上述本发明的目的以及其他特征都将变得显而易见。 附图简述

图1是表示表1所示普通铜基合金中P含量与合金脱锌率之间 关系的曲线。

图2是表示表2所示普通铜基合金中Sn含量与合金脱锌率之 间关系的曲线。

图3是普通热锻用黄铜锭[日本工业标准(JIS)C3771]组织的 显微照片(×200)。

图4是表示根据本发明第一方面的铜基合金锭组织的显微照 片。

图5是表示根据本发明第二方面的铜基合金锭组织的显微照 片。

图6是普通热锻用黄铜(J1S C3771)显微组织的显微照片(× 300)。

图7是根据本发明第一方面的铜基合金显微组织的显微照片 (×200)。

图8是根据本发明第二方面的铜基合金显微组织的显微照片 (×200)。

图9是通过国际标准协会(ISO)—5609方法试验所得的普通热 锻用黄铜(JIS C3771)已脱锌部分的显微照片(×50)。

图10通过ISO—5609方法试验所得的本发明第一方面的铜基 合金已脱锌部分的显微照片(×200)。

图11是通过ISO—5609方法试验所得的普通机加工用黄铜 (JIS C3604)已锐锌部分的显微照片(×50)。

图12是通过ISO—6509方法试验所得的本发明第三或第四方 面的试样NO.17或NO.18已脱锌部分的显微照片(×200)。

图13是普通机加工用黄铜(JIS C3604)组织的显微照片(× 200)。

图14是本发明第三方面的棒状黄铜组织的显微照片(×200)。

图15是本发明第四方面的棒状黄铜组织的显微照片(×200)。

以下将具体说明上述本发明铜基合金的组成范围及其原因。

Cu：随着Cu含量的增加，抗脱锌性按比例地提高。由于Cu的 单价比Zn高，将Cu含量压缩到低水平是必要的。结合P含量，也 就是为提高抗脱锌性能的目的而渗合的一种元素，将在以后进行专 门说明，本发明的第一和第二方面将提供令人满意的抗脱锌性的Cu含量规定在59.0～62.0wt％范围内，优选60.5～61.5wt％，以便提 高所生产合金的热可锻性。本发明的第三和第四方面将Cu含量规 定在61.0～63.0wt％范围内，优选62.2～62.6wt％。

Pb：本发明的铜基合金在合金中渗合Pb以提高机加工性。如果 Pb含量不大于0.5wt％，则所生产合金的机加工性将是低劣的。相 反，如果Pb含量过高，则所生产的合金显示出低劣的抗拉强度、拉 伸和冲击强度。本发明的第一和第二方面将Pb含量规定在0.5～ 4.5wt％范围内，优选1.6～2.4wt％。本发明的第三和第四方面将Pb含量规定在2.0～4.5wt％范围内，优选2.1～4.2wt％。

P：本发明的合金在其中渗合P以提高抗脱锌性能。当然，如同 以下图1和表1所示，随着P含量的增加，抗脱锌性按比例地提高。 由于部分的渗合P将会以坚硬而易脆的Cu3P相存在于所生产的合 金中，故必需将P含量压缩到低水平。因此，本发明的第一和第二 方面将P含量规定在0.05～0.25wt％范围内，优选0.07～ 0.10wt％，该P含量将使合金显示出令人满意的抗脱锌性而对热可 锻性无不利影响。本发明的第三和第四方面将P含量规定在0.05～ 0.25wt％范围内，优选0.07～0.2wt％。

                   表1 样品NO.     组成(wt％) Cu      Pb    P    Ni    Ti    Zn     P05     P10     P15 61.9    2.3  0.05  —        —      其余 62.0    2.2  0.11  0.10  —      其余 62.0    2.3  0.15  0.11  0.07 其余

表1中所指各试样被浇注成在样品中含有接近固定数量的Cu、 Pb、Ni、Ti和Zn的试样，根据ISO—6509方法加上必要的修改进行 脱锌试验。

Sn：本发明第一和第二方面的合金在其中渗合Sn，以提高抗脱 锌性能。当然，如同在以下图2和表2中所示，随着Sn含量的增加， 抗脱锌性按比例地提高。由于Sn的单价比Zn高，故必需在最大可 能的程度上压缩Sn的含量，以减少原料的费用。结合Cu和P，也就 是降低脱锌作用的一些元素，本发明的第一和第二方面将最有利于 显示抗脱锌性能的Sn含量规定在0.5～2.0wt％范围内，优选1.0～ 1.5wt％。

                表2 试样NO.     组成(wt％) Cu      Pb     P     Ni    Ti    Zn     S05     S10     S15 62.3    2.3   0.47   —        —      其余 62.2    2.3   1.03   0.12  —      其余 62.3    2.4   1.49   0.11  0.07 其余

表2中所指各试样被浇注成在样品中含有接近固定数量的Cu、 Pb、Ni、Ti和Zn的试样。根据上述ISO的方法进行脱锌试验。

Ni：在合金中多少渗合一点Ni时，Ni就能显示出直接抗脱锌的 效果，同时能够精细地分散合金锭组织并使精细的α＋β相均匀化。 在该合金进行以下的处理步骤，例如挤压和浇铸后，Ni被精细而均 匀地分散在合金中并能提供有效的抗脱锌性。因此，本发明的第一 和第二方面将Ni含量规定在0.05～0.30wt％范围内，优选0.05～ 0.10wt％。本发明的第三和第四方面将Ni含量规定在0.05～ 0.30wt％范围内，优选0.05～0.15wt％。

Ti：本发明第二和第四方面的合金渗合Ti，以便能使Ni同Ti协 同地增强精细均匀分开β相的效果。本发明的第二方面将Ti含量规 定在0.02～0.15wt％范围内。本发明的第四方面将Ti含量规定在 0.02～0.15wt％范围内，优选0.02～0.08wt％。

在显微照片中证实了由于渗合Ni和Ti而精细地分开合金锭组 织。图3是JIS C3771普通黄铜锭组织的显微照片，图4是本发明第 一方面的铜基合金锭组织的显微照片，该铜基合金含有60.5wt％的 Cu、2.1wt％的Pb、0.1wt％的P、1.2wt％的Sn和0.12wt％的Ni。图 5是本发明第二方面的铜基合金锭组织的显微照片，该铜基合金含 有60.5wt％的Cu、2.1wt％的Pb、0.10wt％的P、1.2wt％的Sn、 0.20wt％的Ni和0.06wt％的Ti。

图6是JIS C3771普通合金显微组织的显微照片(×300)，图7 是本发明第一方面的合金显微组织的显微照片(×200)，图8是本 发明第二方面的合金显微组织的显微照片(×200)。

由于技术标准的原因而在合金中包含不可避免的杂质，例如包 括Fe。本发明合金允许存在这些不可避免的杂质。只要它们的总含 量被限制在0.8wt％以内。该上限通常落在JIS规定的范围内。只要 该合金是由以下通常适于生产黄铜的方法制造的，就能达到该上限 而不要求任何特殊的措施。遵守这一上限也有助于将原料成本压缩 到低水平。

例如，通过以下方法来生产本发明的合金，该方法包括制备具 有上述组成的合金坯段、在700℃温度下对该坯段进行挤压、拉制和 热锻、对拉制锻压的棒料进行热处理以完全消除产品的内部应力。

以下将叙述使用本发明铜基合金的工作实施例。

以下将首先同试验实施例和对比实施例一起举例说明本发明第 一和第二方面的工作实施例。在这些工作实施例中，不仅能够得到 特别具有极好抗腐蚀性和热可锻性的热锻用抗脱锌黄铜料，而且也 在下文中得到证明。

表3示出了热可锻性试验和脱锌试验的结果。表中所指各种样 品总是通过上述已知方法生产的，具体地说是在700℃的挤压温度 将直径为250mm的坯段挤压成直径为24mm的棒料、以10％的横 截面压下率拉制上述棒料并在720℃温度对该已拉制棒料进行热锻 压。在10倍放大率的立体显微镜下观察上述各样品以测定它们各自 的热可锻性能。同符合JIS C3771的标准热锻用黄铜料(试样 NO.1)进行比较来评估热可锻性，并按两种等级进行评定，其中符 号“O”代表劣于标准样品NO.1的热可锻性，符号“X”代表劣于 标准样品NO.1的热可锻性。

在电炉内于规定温度对锻压处理后的各样品进行规定时间的热 处理以消除锻压样品的内部应力，并进行脱锌试验。例如，在475℃ ×5.0hrs条件下完成上述热处理。

通过以下方法进行脱锌试验：以ISO—6509脱锌方法相同的方 式将所给试件按每mm2试件表面浸没在2.5ml的1％CuCl2水溶液 中，以使其表面暴露于75±3℃的溶液中，然后测量试件的脱锌深 度。

按三个等级评定该试验的结果，其中符号“◎”代表不超过75μm 的脱锌深度，符号“○”代表75～200μm的脱锌深度，而符号“×” 代表不低于200μm的脱锌深度。

                     表3 样品号         组成(wt％) Cu   Pb   P   Sn   Ni    Ti    Zn 可锻性 抗脱锌性  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13 58.9 2.1 -    0.1  -     -    其余 64.2 2.1 0.09 1.2  -     -    其余 63.3 2.2 0.09 1.2  -     -    其余 62.3 2.2 0.09 1.2  -     -    其余 61.0 2.3 0.09 -    -     -    其余 61.1 2.3 -    1.2  -     -    其余 61.0 2.3 0.09 1.2  0.12  -    其余 60.5 2.2 0.09 1.2  0.12  0.07 其余 60.0 2.3 0.09 1.2  0.13  -    其余 60.0 2.1 0.09 1.2  0.14  0.06 其余 58.6 2.2 0.09 1.2  -     -    其余 57.8 2.3 0.09 1.2  -     -    其余 57.1 2.2 0.09 1.2  -     -    其余 ○ × × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ◎ ◎ ◎ ○ × ◎ ◎ ◎ ◎ × × ×

发现样品NO.1的抗脱锌性低劣，因为它的Cu含量低，而且既 不含有P也不含有Ni。样品NO.2～NO.4的热可锻性低劣，因为它 们的Cu与P含量比对热可锻性具有不利影响。发现样品NO.5的抗 脱锌性略为低劣，因为它不含有Sn。样品NO.6的抗脱锌性低劣，因 为它不含有P。样品NO.11～NO.13的抗脱锌性低劣，因为它们的Cu含量低。样品NO.7～NO.10具有极好的热可锻性和抗脱锌性。

图9是通过ISO—6509方法试验在普通热锻用黄铜(JIS C3771)中形成的脱锌部分的显微照片(×50)。该显微照片示出了 脱锌部分1的深度约为1,100μm。

图10是通过ISO—6509方法试验在本发明锻压用抗脱锌黄铜 中形成的脱锌部分的显微照片(×200)。该显微照片示出了脱锌部 分2的深度约为22.5μm。这一脱锌深度指出该黄铜具有极好的抗脱 锌性能。

从以上所给试验结果来看将显而易见本发明第一和第二方面的 铜基合金在以下机械和机械部件中具有广泛用途：阀杆、阀座、隔 膜和其他阀门零件、建筑材料、电子器件和机械零件、船用部件、热 水供给装置和其它类似的热水装置、以及盐水管道，它们都容易碰 到脱锌问题。

现在，以下将同试验实施例和对比实施例一起举例说明本发明 第三和第四方面的工作实施例。在这些工作实施例中，不仅能够得 到具有极好抗腐蚀性和机加工性的机加工用抗脱锌黄铜料，而且也 在下文中得到证明。

表4示出了机加工性试验和脱锌试验的结果。

总是通过以下方法得到在试验中所用的各种样品：在700℃挤 压温度将直径为250mm的坯段挤压成直径为20mm的棒料、以20％ 的横截面压下率拉制该棒料、随后在450℃×2.0hrs条件下对已拉 制棒料进行热处理，以完全消除生产样品的内部应力。通过固定方 法对各样品进行机加工性试验。按两个等级评定该试验的结果，其 中符号“○”代表在切割处理中产生精细分开的薄片的样品，而符号 “×”代表产生连续薄片的样品。

通过以下方法进行脱锌试验：以1SO—6509脱锌方法相同的方 式，将所给试件按每mm2试件表面浸没在2.5ml的1％CuCl2水溶 液中以使其暴露于75±3℃的溶液中，然后测量试件的脱锌深度。按 三个等级评定试验的结果，其中符号“◎”代表不超过75μm的脱锌 深度，符号“○”代表75～200μm的脱锌深度，而符号“×”代表不 低于200μm的脱锌深度。

                          表4 样品号         组成(wt％) Cu    Pb   P   Ni    Ti    Zn 机加工性 抗脱锌性     14     15     16     17     18     19     20     21 59.0 3.10 -    -    -     其余 65.0 3.08 0.09 -    -     其余 62.4 3.13 -    -    -     其余 62.5 3.11 0.09 0.11 -     其余 62.0 3.11 0.09 0.10 0.05  其余 62.0 3.12 0.09 0.13 0.06  其余 62.0 3.10  -   -    -     其余 60.1 3.09 0.09 -    -     其余 ○ × ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ◎ × ◎ ◎ ◎ × ×

在表4中所示样品NO.14是JIS C3604型机加工用黄铜料并发 现它的抗脱锌性低劣，因为它的Cu含量低而且不渗合P。图11是通 过IS—6509方法试验在样品NO.14中形成的脱锌部分的显微照 片(×50)。该显微照片示出了脱锌部分1的深度约为1,100μm。发 现样品NO.15的机加工性低劣，因为它的Cu含量高。发现样品 NO.16和NO.20的抗脱锌性低劣，因为它们没有渗合P。发现样品 NO.21的抗脱锌性低劣，因为它的Cu含量低。

发现本发明的样品NO.17、NO.18和NO.19具有极好的机加工 性和抗脱锌性。图12是通过ISO—6509方法试验在样品NO.17、 NO.18或NO.16中形成的脱锌部分的显微照片(×200)。该显微照 片示出了脱锌部分2的深度仅约为20μm。这一事实表明这些样品也 具有极好的抗脱锌性。

图13是在表14中所示普通材料样品NO.14组织的显微照片 (×200)。图14是本发明第三方面的黄铜棒组织的显微照片(× 200)，该图示出了该合金锭组织被精细分散。

业已证实，如同在图15黄铜棒显微照片(×200)中所示，在 本发明第四方面的铜基合金中添加以下元素有助于进一步精细分开 合金锭组织和进一步提高抗脱锌性：0.05～0.30wt％的Ni、0.02～ 0.15wt％的Ti、61.0～63.0wt％的Cu、2.0～4.5wt％的Pb和0.05 ～0.25wt％的P。

从以上所给试验结果来看将显而易见本发明第三和第四方面的 铜基合金在以下机械和机械部件中具有广泛用途：阀杆、阀座、隔 膜和其它阀门零件、建筑材料、电子器件和机械零件、船用部件、热 水供给装置和其它类似的热水装置和盐水管道，它们都容易碰到脱 锌问题。

因此，本发明的第一和第二方面能够提供具有含Pb黄铜所固有 的极好热可锻性和极好抗脱锌性的铜基合金，并显示出突出的优点， 例如材料成本低和经济性好。本发明的第三和第四方面能够提供具 有含Pb黄铜所固有的极好机加工性和极好抗脱锌性的铜基合金，并 显示出突出的优点，例如材料成本低和经济性好。