ALEACIÓN DE MAGNESIO Y LATÓN DE CORTE RÁPIDO, EXENTA DE PLOMO Y EXENTA DE ESTAÑO Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DE LA MISMA.

Aleación de magnesio y latón de corte rápido, exenta de plomo y exenta de estaño y método de fabricación de la misma CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a una aleación de magnesio y latón, especialmente a una aleación de magnesio y latón de corte rápido exenta de plomo, la cual es aplicable en piezas de repuesto para un sistema de suministro de agua. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es bien sabido que las aleaciones de latón que contienen plomo tales como CuZn40Pb1, C36000, C3604 y C3771 usualmente contienen 1,0-3,7% en peso de Pb para asegurar una excelente capacidad de corte rápido. Las aleaciones de latón que contienen plomo son aún ampliamente usadas en la fabricación de muchos productos debido a su excelente capacidad de corte rápido y bajo coste. Sin embargo, el vapor de agua contaminado con Pb producido mediante el procedimiento de fundir y colar la aleación de latón que contiene plomo y el polvo contaminado con Pb producido en el procedimiento de cortar y moler la aleación de latón que contiene plomo son perjudiciales para el cuerpo humano y el medio ambiente. Si las aleaciones de latón que contienen plomo se usan en instalaciones de agua potable tales como grifos, válvulas y forros metálicos es inevitable la contaminación del agua potable con Pb. Además, los juguetes que se producen mediante aleaciones de latón que contienen plomo son más perjudiciales ya que son frecuentemente tocados aumentando así la exposición potencial al Pb. La ingestión de Pb por los seres humanos es perjudicial, de modo que el uso de plomo está siendo estrictamente prohibido por la ley en muchos países debido a las preocupaciones relacionadas con la salud y el medio ambiente. Para tratar con este reto, los metalúrgicos y los fabricantes de materiales de cobre investigan y desarrollan activamente aleaciones de magnesio y latón exentas de plomo de corte rápido. Algunas de ellas usan Si en lugar de Pb, pero la capacidad de corte no se mejora notablemente y el coste aumenta debido a la elevada cantidad de cobre. Por lo tanto, las aleaciones de latón y silicio no son actualmente comercialmente competitivas. Un tipo comúnmente usado de aleación de magnesio y latón de corte rápido exenta de plomo es una aleación de latón y bismuto, la cual usa bismuto en lugar de Pb. Se han desarrollado muchas clases de aleaciones de latón y bismuto con alto o bajo contenido de zinc y sus grados formales de aleación han sido registrados en los Estados Unidos. Estas clases de aleaciones de latón contienen metales valiosos como estaño, níquel y selenio así como bismuto. Aunque su capacidad de corte es 85%-97% de la aleación de latón C36000 que contiene plomo, su coste es mucho más alto que el de la aleación de latón C36000 que contiene plomo. Por lo tanto, estas clases de aleaciones de latón y bismuto no son competitivas desde el punto de vista del precio. Aleaciones de latón y bismuto también han sido investigadas y desarrolladas en Japón y China y registradas en sus oficinas de patentes. Considerando que el elemento bismuto es caro, de escasas reservas y que tiene una mala capacidad para ser trabajado en frío y en caliente, el uso de una aleación de latón y bismuto en lugar de una aleación de latón que contiene plomo puede ser financieramente problemático. La invención de una aleación de latón y antimonio de corte rápido que usa Sn en lugar de Pb ha sido patentada en China (ZL200410015836.5). Actualmente está pendiente la correspondiente de EE.UU. (US2006/0289094). El documento JP 04236734 describe una aleación de latón que comprende 0,01-0,3 de Mg y 0,005-0,05 de P. DESCRIPCIÓN DETALLADA Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación de magnesio y latón que resuelva las limitaciones de las aleaciones de latón convencionales anteriormente tratadas, especialmente el problema de la contaminación con plomo. Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación de magnesio y latón de corte rápido exenta de plomo, la cual tenga una excelente capacidad de corte, colabilidad, capacidad de ser trabajada en frío y en caliente y resistencia a la corrosión, y que no sea perjudicial para el medio ambiente y el cuerpo humano. Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación de magnesio y latón de corte rápido exenta de plomo, la cual sea particularmente aplicable en piezas de repuesto para sistemas de suministro de agua. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación para una aleación de magnesio y latón. Los objetos de la presente invención se consiguen como sigue. Se pretende que la presente invención proporcione una aleación de magnesio y latón de corte rápido exenta de plomo la cual comprenda: 56,0 a 64,0% en peso de Cu, 0,6 a 2,5% en peso de Mg, 0,15 a 0,4% en peso de P, 0,002 a 0,9% en peso de otros elementos (los dichos elementos al menos comprenden dos elementos seleccionados de 2   Al, Si, Sb, Re, Ti y B) y siendo el resto, hasta 100%, Zn con inevitables impurezas. La aleación inventada está en la base de latón alfa-beta y tiene una excelente capacidad de corte por la fractura de compuestos intermetálicos tipo Cu2Mg que se forman a partir de los elementos Mg y Cu. En la presente invención, el P es un elemento importante. Mejora la colabilidad, la soldabilidad, el descincado y la resistencia a la corrosión de la aleación inventada. Los compuestos intermetálicos tipo Cu3P que se forman a partir de los elementos P y Cu son complementarios para la capacidad de corte de la aleación inventada. Si el contenido de P es menor que 0,1% en peso, su beneficio en lo que a la capacidad de corte de la aleación de magnesio y latón no es evidente. Por lo tanto, la adición de P se establece preferiblemente en el intervalo de 0,15 a 0,3% en peso, más preferiblemente en el intervalo de 0,2 a 0,29% en peso, y mucho más preferiblemente en el intervalo de 0,26 a 0,28% en peso. La aleación inventada presenta un aleado de múltiples componentes y un refinado del grano que favorece que los compuestos intermetálicos Cu2Mg y Cu3P en forma granular se dispersen uniformemente en el interior y en los límites del grano de cristal y mejora la plasticidad de la aleación. La aleación de latón convencional de la técnica anterior usualmente contiene una pequeña cantidad de magnesio (menos que 0,01% en peso) para desoxidar y para refinar el grano, contiene una pequeña cantidad de P (entre 0,003 y 0,006% en peso) para desoxidar y para mejorar la soldabilidad de la aleación de latón. En la presente invención, el contenido de Mg y P es mucho mayor que en la técnica anterior discutida anteriormente. La aleación inventada tiene un excelente comportamiento integrado. La aleación inventada realmente es una clase de nueva aleación de magnesio y latón exenta de plomo con un elevado contenido de P. El Mg es uno de los principales elementos de la aleación inventada aparte del Zn. A 722ºC, la solubilidad en estado sólido del Mg en la matriz de cobre es 3,3% en peso. La solubilidad en estado sólido del Mg en la matriz de cobre descenderá rápidamente con la disminución de la temperatura. La solubilidad en estado sólido será equivalente a cero cuando la temperatura sea equivalente a la temperatura ambiente, y el Mg precipitado con el Cu formará compuestos intermetálicos tipo Cu2Mg frágiles pero no duros. Considerando esta característica del Mg, el Mg se selecciona como uno de los principales elementos de la aleación inventada para asegurar la capacidad de corte de la aleación inventada. El Mg también tiene el efecto de desoxidar, refinar el grano y mejorar la resistencia a la corrosión por descincado. Sin embargo, con el incremento de la adición de Mg, los efectos de resistencia a la corrosión por descincado y de colabilidad disminuyen. Si el contenido de Mg supera 2,5% en peso, el efecto de resistencia a la oxidación de la aleación inventada disminuirá y la cara del lingote o la colada tendrá un aspecto más oscuro. La adición de Mg se establece preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 2,0% en peso, y más preferiblemente en el intervalo de 0,7 a 1,6% en peso. Entre otros elementos, el Sb es un elemento beneficioso para mejorar la resistencia a la corrosión por descincado. Cuando el Mg y el P están contenidos en la aleación inventada, el contenido de Sb se establece preferiblemente en el intervalo de 0 a 0,25% en peso. El Al y el Si tienen los efectos de desoxidar, reforzar la disolución sólida y mejorar la resistencia a la corrosión. Si el contenido de Al y Si es mayor, la capacidad de fluir de la masa fundida de la aleación disminuirá. Si el contenido de Si es mayor se formará una fase dura y frágil a partir de Si y Cu de modo que la plasticidad de la masa fundida de la aleación disminuirá. Preferiblemente, la adición de Al y Si se establece separadamente... [Seguir leyendo]

1. Una aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido, que comprende: 56, 0 a 64, 0% en peso de Cu, 0, 6 a 2, 5% en peso de Mg, 0, 15 a 0, 4% en peso de P, 0, 002 a 0, 9% en peso de otros elementos los cuales comprenden al menos dos otros elementos seleccionados del grupo que consiste en Al, Si, Sb, Re, Ti y B y siendo el resto hasta 100% Zn con inevitables impurezas.

2. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en la que el contenido de P está entre 0, 15 y 0, 3% en peso.

3. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 2, en la que el contenido de P está entre 0, 2 y 0, 29% en peso.

4. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en la que el contenido de Mg está entre 0, 6 y 2, 0% en peso.

5. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 4, en la que el contenido de Mg está entre 0, 7 y 1, 6% en peso.

6. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en la que dichos otros elementos se seleccionan de Al, Si, Sb, Re, Ti y B.

7. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 6, en la que otros elementos se seleccionan de Ti y B.

8. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en la que el contenido de dichos otros elementos está entre 0, 003 y 0, 8% en peso.

9. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 8, en la que el contenido de otros elementos está entre 0, 003 y 0, 05% en peso.

10. La aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en la que el Pb y el Fe están como inevitables impurezas, el contenido de Pb es menor que 0, 02% en peso y el contenido de Fe es menor que 0, 05% en peso.

11. El método de fabricación de la aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en el que la masa fundida de la aleación inventada alcanza una temperatura de 995 a 1030 grados Celsius, y la masa fundida se vierte en moldes de lingotes para formar lingotes para el posterior procesado.

12. El método de fabricación de la aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en el que los lingotes se extruyen a una temperatura entre 580 y 700 grados Celsius durante aproximadamente 1 hora con un coeficiente de elongación mayor que 30.

13. El método de fabricación de la aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en el que los lingotes se forjan a una temperatura entre 590 y 710 grados Celsius.

14. El método de fabricación de la aleación de magnesio y latón exenta de plomo y de corte rápido según la reivindicación 1, en el que los lingotes se vuelven a fundir y colar a una temperatura entre 990 y 1015 grados Celsius a una presión de 0, 3 a 0, 5 MPa.