[发明专利]一种用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料及其制造方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

由于铜的锻造、切削、拉伸、电镀、焊接等性能优良，被广泛应用在各行业特别适用于饮水系统中阀门、管件及各种零配件的制造。但目前，铜阀门的主体、阀盖、阀杆、密封球及压帽与介质接触的主要材料主要由铅黄铜加工而成，但是，随着人们生活水平的提高，对水质的要求也随着提高，而阀门组件中采用的铅黄铜材料中重金属铅对水质有很大的污染，严重影响了人们的身体健康，出于安全和健康的因素考虑，必须要求使用铜或铜合金，也就是要求铜或铜合金中的铅(Pb)元素含量必须小于规定的标准。现有的对于该类铜合金材料的种类也较多，如中国专利申请(公开号：CN102978435A)公开了一种黄铜合金材料，其质量百分比且成为：铝为0.3％～0.8％，锡为0.1％～0.8％，铟为0.01％～1.5％，钙为0.01％～1.0％，磷为0.1％～3.0％，微量元素为0.1％～0.15％，以及90.95％以上的铜与锌，其中铜的含量为58％～70％。该黄铜合金具有环保、健康安全系数高，且材料的抗拉强度，焊接性能和切削性能及其热成型性能明显提高，但其仅仅是定性的说明，而且其在抗脱锌性能较差且抗腐蚀等性能方面相对来说并不能很好的体现出来，仍然存在一定的缺陷。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料，解决的问题是如何提高材料的抗脱锌和耐腐蚀性能。

本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料，该铜合金材料主要包括以下百分数的成分：

铜：58wt％～63wt％；锡：0.6wt％～1.0wt％；砷：0.02wt％～0.06wt％；铅：≤0.1wt％；余量为锌和不可避免的杂质。

本发明通过使合金材料中铜的含量在58％～63％，目的是为了使合金的整体性能在黄铜要求的含量范围，使具有良好的韧性，利于材料的后续加工操作，而通过加入锡主要是为了提升合金的抗腐蚀能力，从而使其还管对淡水或海水均具有较好的耐蚀性，同时，使通过对含量的调整使不会影响合金的塑性。锌的加入与锡能够起到较好的协同作用，不仅具有较高的耐腐蚀性和耐磨损性，同时，还具有抗脱锌能力强的效果，从而也间接的提高了合金材料的抗腐蚀能力。砷的加入同样是为了提高材料的抗脱锌能力，还能够例具有较好的强度性能；而使铅的含量控制在0.1％以下，既能够达到作为铜材料的质量要求，又能够使保持添加铅时的性能要求，而当合金材料中铅的含量控制在0.1％以下即可以称之为无铅铜合金材料。

在上述的用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料中，作为优选，所述铜的含量为59wt％～62wt％。能够更好的提高合金材料的韧性，提高切削性能。

在上述的用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料中，作为优选，所述砷的含量为0.03wt％～0.04wt％。能够更进一步的提高合金材料的抗脱锌腐蚀性能。

在上述的用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料中，作为优选，所述铜合金材料还含有质量百分数为0.1wt％～0.2wt％的硼元素和/或质量百分数为0.05wt％～0.08wt％的钾元素。硼和钾的加入目的是为了细化变质作用，使合金组织的致密性提高，从而减少了参透现象的产生来提高抗脱锌腐蚀的效果。

在上述的用于无铅黄铜球阀组件的铜合金材料中，作为优选，所述铜合金材料还含有质量百分数为0.02wt％～0.05wt％的氮化碳和质量百分数为0.02wt％～0.04wt％的铟元素。铟元素的加入能够在初期腐蚀过程中形成一层致密的钝化膜，与基材形成紧密结合，防止内部不会受到腐蚀，而与氮化碳又能够起到协同作用，使抗脱锌能力更强，共同作用实现提高抗腐蚀性能的效果，且氮化碳和铟同时加入还具有较好的硬度使具有高耐磨性能。本发明人还发现当加入氮化碳和铟元素后，若加入的砷的含量过高反而会影响抗脱锌性能，反而会使耐腐蚀性下降，氮化碳的加入量也不宜过高，如果加入的过多反而会影响合金的整体性能。因此，当合金材料中含有氮化碳和铟元素时最好使合金材料中的砷含量控制在0.02wt％～0.04wt％之间，从而使整体具有较好的抗脱锌能力，提高耐腐蚀性的效果。作为进一的优选，所述铟元素与氮化碳的质量比为1：1.25～1.5。

本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种无铅黄铜球阀组件的制造方法，所述无铅黄铜球阀组件包括阀体、阀盖、阀杆、密封球或压帽，该方法包括以下步骤：