[发明专利]白色抗菌铜合金

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月7日提交的美国临时申请No.61/887,765的优先权，特此将其整体并入。

技术领域

本发明总体上涉及合金领域。具体地，本发明的实施方式涉及铜合金，该铜合金呈现出柔和的铜颜色(包括但不限于玫瑰红、银色、白色等颜色)，该铜合金还具有抗菌性质。

背景技术

铜合金被用在许多工业(商业，commercial)应用中。许多这样的应用涉及使用铸型(模具，mold)或铸造以使熔融合金成形为粗制形式。然后这种粗制形式可被机械加工为最终形式。因此，铜合金的机械加工性可被认为是重要的。此外，其它物理和机械性质(例如极限抗拉强度(“UTS”)、屈服强度(“YS”)、百分伸长率(“％E”)、布氏硬度(“BHN”)和弹性模量(“MoE”))取决于铜合金的最终应用可具有不同程度的重要性。

由铜赋予铜合金的一个性质是抗菌效果。通常认为，包含高于60％铜含量的合金将呈现出抗菌效果。这种抗菌效果看起来是通过多途径的，使得有机体非常难以发展抗性品系(菌株)。

铜合金、尤其是具有高水平铜的铜合金典型地呈现出铜样颜色。这种颜色在最终产品中可能不是合意的，例如由于消费者偏好或与在最终产品中使用的其它材料的相容性。

进一步地，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。暴露的铜或铜合金表面可变色并显现出铜绿(patina)。这可提供不合意的视觉特性。

已经尝试开发“白铜(高锌黄铜，white brass)”，其在保持黄铜合金的性质的同时提供白色/银色金属的颜色。在行业内称为白色Tombasil^TM的铜业发展协会注册编号(Copper Development Association Registration Number)C99700为提供几分银色的加铅黄铜合金。然而，C99700表现出许多问题。首先，它依靠相对高的铅含量(～2％)以维持合意的机械加工性，该含量对于工业或居住用水而言被认为是明显过高的。进一步地，该合金难以机械加工，难以浇注，并且预期的银色易于变色(变黑)。

由于铜合金失去光泽的倾向，由铜合金制成的许多消费品被上漆或镀敷以提供更吸引人的颜色和阻止失去光泽的有害影响。一个这样的实例是管道夹具(卫生设备，plumbing fixture)。然而，对铜合金进行镀敷的需要和期望也阻止铜合金提供其抗菌效果，因为消费品的表面是镀敷的材料而不是下面的铜合金。

发明内容

发明的一种实施方式涉及白色/银色铜合金，其是可机械加工的且具有对于在铸型(成型，molding)和铸造中的使用而言足够的物理性质。所述合金包括小于0.09％铅以容许在水供给中使用，而且还包含足够的铜以呈现出抗菌性质。所述白色合金的机械加工性也保持得非常好，尽管相对于现有工业合金铅含量低。

本公开的另外的特征、优点和实施方式可通过考虑以下具体描述、附图和权利要求书而提出。此外，应理解，本公开的前述概要和以下具体描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释而不是进一步限制要求保护的本公开的范围。

附图说明

通过结合附图参考以下描述，本公开的前述和其它目的、方面、特征和优点将变得更加明晰和更好理解，在附图中：

图1是列出工业合金组合物的表。

图2A是列出用于砂型铸造的目标C99761合金其相应的实际测试炉次(heat)的表；图2B是对于图2A的目标合金列出具体炉次的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝的含量以及UTS、YS、％Elong、BHN和弹性模量的表。

图3A是列出用于永久铸型应用的第一目标C99761合金及其相应的实际测试炉次的表；图3B是对于图3A的目标合金列出具体炉次的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝的含量以及UTS、YS、％Elong、BHN和弹性模量的表。

图4A是列出用于砂型铸造的目标C99771合金及其相应的实际测试炉次的表；图4B是对于图4A的目标合金列出具体炉次的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝的含量以及UTS、YS、％Elong、BHN和弹性模量的表。

图5A是列出用于永久铸型应用的目标C99771合金及其相应的实际测试炉次的表；图5B是对于图5A的目标合金列出具体炉次的铜、镍、锌、硫、锰、锡、锑和铝的含量以及UTS、YS、％Elong、BHN和弹性模量的表。

图6是多种硫化物(包括硫化锑)的自由能图。