Una aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización,

que comprende: cinc, en una cantidad de al menos el 35% en peso; cobre, en una cantidad tal que la cantidad total de cinc y de cobre está entre el 97,0% y el 99,5% en peso; 0,4 a 1,6% en peso de P; y otros elementos en una cantidad entre 0,005 y 0,6% en peso, que comprenden al menos otros dos elementos seleccionados del grupo consistente en Al, Si, Sb, Sn, Re, Ti y B; siendo el resto impurezas inevitables, en las que cuando el Pb y el Fe son impurezas inevitables, el contenido de Pb es inferior a 0,02% en peso, y el contenido de Fe es inferior al 0,05% en peso.

Aleación fosforosa de latón exenta de plomo, de fácil maquinización y su método de fabricación.

Campo de la invención La presente se invención se refiere, de forma general, a una aleación fosforosa de latón, especialmente a una aleación fosforosa de latón exenta de plomo, de fácil maquinización, que es aplicable en la forja y en la colada de sistemas para el suministro de agua.

Antecedentes de la invención

Es bien conocido que las aleaciones de latón que contienen plomo, tales como CuZn40PB1, C36000, C3604 y C3771, normalmente contienen 1, 0 - 3, 7%, en peso, de Pb, para asegurar una excelente capacidad de corte.

Las aleaciones de latón que contienen plomo se usan ampliamente, todavía, en la fabricación de muchos productos debido a su excelente capacidad de corte y bajo coste. Sin embargo, el vapor producido por el proceso de fusión y colada de la aleación de latón que contiene plomo, y el polvo contaminado con Pb producido en el proceso de corte y rectificación de la aleación de latón que contiene plomo, son nocivos 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 manguitos, la contaminación del agua potable por el Pb es inevitable. Además, los juguetes que se producen mediante aleaciones de latón que contienen Pb son más nocivos, ya que se tocan con frecuencia, aumentando por eso la exposición potencial al Pb.

La ingestión de plomo por los seres humanos es nociva, de manera que el uso del plomo está siendo estrictamente prohibido por ley en muchos países debido a que afecta a la salud y al medio ambiente. Para solucionar este reto, los metalurgistas y fabricantes de materiales de cobre investigan y desarrollan activamente aleaciones de latón exentas de plomo, de fácil maquinización. Algunos de ellos usan Si en vez de Pb, pero la capacidad de corte notablemente no mejora y el coste aumenta debido a la alta cantidad de cobre. Por lo tanto, las aleaciones de latón y silicio no son, en la actualidad, comercialmente competitivas. Un tipo de aleación de latón exenta de plomo, de fácil maquinización, comúnmente usada, es una aleación de latón y bismuto, que usa bismuto en vez de Pb. Se han desarrollado muchas clases de aleaciones de latón y bismuto, con alto o bajo contenido de cinc, y sus calidades formales de aleación han sido registradas en los Estados Unidos. Estas clases de aleaciones de latón contienen los valiosos estaño, níquel y selenio, así como bismuto. Aunque sus capacidades de corte son de un 85% - 97% la de la aleación de latón C36000 que contiene plomo, sus costes son mucho más altos que el de la aleación C36000 que contiene plomo. Por lo tanto, estas clases de aleaciones de latón y bismuto no son competitivas en cuanto al precio. Las aleaciones de latón y bismuto también se han investigado y desarrollado en Japón y China, y se han presentado solicitudes en las Oficinas de Patentes. Considerando que el bismuto es caro, escaso en las reservas, y tiene una pobre capacidad de trabajo en frío y en caliente, el uso de una aleación de latón y bismuto en vez de una aleación de latón que contenga plomo puede ser financieramente problemático. La invención de una aleación de latón y antimonio, de fácil maquinización, que usa Sb en vez de Pb se ha patentado en China (ZL200440045836.5) . Una solicitud correspondiente, está actualmente en trámite en EE.UU. (US2006/0289094) . La Solicitud de Patente Japonesa publicada como JP 57044494, describe una aleación de latón y fósforo consistente en 1~9% en peso de fósforo, 0, 5~45% en peso de cinc, y el resto es cobre. La Solicitud de Patente Japonesa publicada como JP 09143598 describe una composición de una aleación de latón consistente en, relación en peso, al menos 47% de Cu, 15-45% de Zn, 0, 3 a menos del 3% de Al, y 0, 1 a 5% de Si.

Descripción detallada Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación fosforosa de latón que resolverá las limitaciones de las aleaciones de latón convencionales anteriormente discutidas, especialmente el problema de la contaminación con plomo.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación fosforosa de latón que sea excelente en su capacidad de corte, capacidad de colada, capacidad de trabajo en caliente y en frío, y resistencia a la corrosión, y que no sea nociva para el medio ambiente y el cuerpo humano.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación fosforosa de latón exenta de plomo, de fácil maquinización, que sea particularmente aplicable en la forja y en la colada de componentes de sistemas para el suministro de agua.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación para una aleación fosforosa de latón.

Los objetos de la presente invención se consiguen como sigue.

La presente invención está destinada a proporcionar una aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización. Considerando que la solubilidad, en estado sólido, del P en la matriz de cobre disminuirá rápidamente con el descenso de la temperatura, y formará los compuestos intermetálicos quebradizos de Cu3P con Cu, la presente invención elige el P como uno de los principales elementos para asegurar la excelente capacidad de corte de la aleación de la invención y resolver las limitaciones de la aleación de latón convencional anteriormente discutida, especialmente el problema medioambiental. La aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la presente invención comprende: cinc, en una cantidad de al menos el 35% en peso; cobre, en una cantidad tal que la cantidad total de cinc y de cobre está entre el 97, 0% y el 99, 5% en peso; 0, 4 a 1, 6% en peso de P; y otros elementos en una cantidad entre 0, 005 y 0, 6% en peso, que comprenden al menos otros dos elementos seleccionados del grupo consistente en Al, Si, Sb, Sn, Re, Ti y B; siendo el resto impurezas inevitables, en las que cuando el Pb y el Fe son impurezas inevitables, el contenido de Pb es inferior a 0, 02% en peso, y el contenido de Fe es inferior al 0, 05% en peso.

La presente invención está destinada a proporcionar una aleación de latón y fósforo, exenta de plomo, de fácil maquinización, en la que el contenido de P está oscilando preferiblemente entre 0, 5 y 1, 35% en peso, más preferiblemente entre 0, 5 y 0, 9% en peso, y muy preferiblemente entre 0, 5 y 0, 8% en peso. Los otros dichos elementos se seleccionan preferiblemente de Al, Si, Sb, Ti y B.

Las composiciones de las fases de la aleación de latón y fósforo, exenta de plomo, de fácil maquinización, incluyen principalmente fase alfa y beta, y una pequeña cantidad de compuestos intermetálicos, Cu3P.

El P es uno de los principales elementos de la aleación de la invención. Los efectos beneficiosos del P incluyen: asegurar la capacidad de corte de la aleación de la invención mediante la rotura de los compuestos intermetálicos, Cu3P, quebradizos, que están formados por los elementos P y Cu; mejorar la capacidad de colada y la soldabilidad de las aleaciones de la invención como desoxidantes; y mejorar la resistencia a la corrosión por descincado de la aleación de la invención. Los efectos negativos del P incluyen: disminuir la plasticidad, a temperatura ambiente, de la aleación de la invención; si los compuestos intermetálicos, Cu3P, se dispersan en el límite del grano cristalino, la influencia negativa sobre la plasticidad será mayor.

Los elementos Re, Ti, y B, en la aleación, tienen efectos sobre la desoxidación y el refino de los granos. El Re puede formar todavía compuestos intermetálicos con otros elementos, dispersar los compuestos intermetálicos en el interior del grano cristalino y reducir la cantidad del grado de agregación de los compuestos intermetálicos, Cu3P, en el límite del grano cristalino. El contenido preferido de Re, Ti y B es inferior al 0, 02% en peso.

Los elementos Al y Si, en la aleación, tienen los efectos de desoxidación, el refuerzo de la solución sólida y la mejora de la resistencia a la corrosión. Sin embargo, si el contenido de Al y Si es más alto, la capacidad de colada disminuirá debido al aumento de la cantidad de escoria oxidante. Contenidos más altos de Si también formarán fase Ŭ , dura y quebradiza, que disminuirá la plasticidad de la aleación de la invención. Por eso, el contenido de Al y Si está preferiblemente oscilando entre 0, 1 y 0, 5% en peso. Se añade una pequeña cantidad de Sn principalmente para mejorar la resistencia... [Seguir leyendo]

1. Una aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, que comprende: cinc, en una cantidad de al menos el 35% en peso; cobre, en una cantidad tal que la cantidad total de cinc y de cobre está entre el 97, 0% y el 99, 5% en peso; 0, 4 a 1, 6% en peso de P; y otros elementos en una cantidad entre 0, 005 y 0, 6% en peso, que comprenden al menos otros dos elementos seleccionados del grupo consistente en Al, Si, Sb, Sn, Re, Ti y B; siendo el resto impurezas inevitables, en las que cuando el Pb y el Fe son impurezas inevitables, el contenido de Pb es inferior a 0, 02% en peso, y el contenido de Fe es inferior al 0, 05% en peso.

2. La aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 1, en la que la cantidad de P está oscilando entre 0, 5 y 1, 35% en peso.

3. La aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 2, en la que la cantidad de P está oscilando entre 0, 5 y 0, 8% en peso.

4. La aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 1, en la que los otros elementos se seleccionan del grupo consistente en Al, Si, Sb, Ti o B.

5. La aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 2, en la que la cantidad de P está oscilando entre 0, 5 y 0, 9% en peso.

6. La aleación de latón y fósforo, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 1, en la que el contenido de Re, Ti y B es inferior al 0, 02% en peso.

7. La aleación de latón y fósforo, exenta de plomo, de fácil maquinización, de la reivindicación 1, en la que el contenido de Al y Si está oscilando entre 0, 1 y 0, 5% en peso.

8. Un método de fabricación de la aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la masa fundida de dicha aleación alcanza una temperatura de 980 a 1000 grados Celsius, la masa fundida se vierte en moldes de lingotes para formar lingotes para un tratamiento adicional.

9. Un método de fabricación de la aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los lingotes se extruyen a una temperatura que oscila entre 550 y 700 grados Celsius durante aproximadamente 1 hora, con un coeficiente de elongación superior a 30.

10. Un método de fabricación de la aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los lingotes se forjan a una temperatura que oscila entre 570 y 680 grados Celsius.

11. Un método de fabricación de la aleación fosforosa de latón, exenta de plomo, de fácil maquinización, de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los lingotes se vuelven a fundir y colar a una temperatura que oscila entre 980 y 1010 grados Celsius, a una presión de 0, 3 a 0, 5 MPa.