不含镍的白色铜合金材料制造技术

一种不含镍的白色铜合金材料，系在一个由下述通式表示的合金组成的基体材料上形成一不含Ｎｉ镍的白色被覆层而形成：Ｃｕ↓［ａ］Ｚｎ↓［ｂ］Ｍｎ↓［ｃ］Ｍ↓［ｄ］Ｘ↓［ｅ］￥其中，Ｍ为选自Ａｌ及Ｓｎ的至少一种元素；Ｘ为选自Ｓｉ、Ｔｉ及Ｃｒ的至少一种元素；ｂ、ｃ、ｄ及ｅ分别表示范围如下的重量百分数：０≤ｂ≤２２，７≤ｃ≤２０，０≤ｄ≤５，及０≤ｅ≤０．３，ａ表示余量，所述合金偶尔含有一些不可避免的元素。所述铜合金材料系一种具有可与镍银合金相媲美的优异的强度及硬度的合金材料，除延展性外，所述合金材料还具有优异的可加工性、抗腐蚀性及白色调，且没有因镍产生的变应性问题。该材料可根据顾客要求调节其白色调，同时获得令人满意的机械性能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种不含镍的(无镍)白色铜合金材料，所述铜合金材料具有优异的强度、硬度、延展性、可加工性和抗腐蚀性。所述铜合金可适用于，例如，用作拉链上的构件、滑扣、塞扣等；或用作如金属钮扣、服装紧束件等衣物附件，或适合用作悬饰物或胸饰等的饰件；或用作眼镜架，这些铜合金材料不会引起变应性(皮肤过敏)问题，且具有高品位的白色调。现被用于如上所述种种扣件的常规铜合金，有铜镍锌合金，例如，具有白合金色调的镍银合金，或是以红黄铜、黄铜为代表的铜锌合金等。镍银合金因含有镍作为合金成份而具有优异的抗腐蚀性。然而，当将它用作拉链时，由于拉链的滑扣经常与人体皮肤接触，会产生因镍引起的变应性问题。另一方面，以红黄铜或黄铜为代表的铜锌合金因不含镍，因此不会产生镍的变应性问题。但是，所述不含镍的铜锌合金的色调易泛黄，而无法获得一种白色的合金。另一方面，已有人提出了各种白色调的合金。尽管，这些合金是通过对合金组成加以轻微的改性而使其变白，但，这是一种泛黄或泛红的白色调，合金的色调也因此而遭到改变。另外，消费者的需要也是不尽相同的。在某些情况下，稍微的泛黄或泛红的白色调是人们所需求的，此时，制造商应对这样的需求作出反响。实际上的问题是，人们希望提供一种不含镍的白色材料，以满足用于各种场合下对机械性能的要求，而不在乎其色调是否有轻微变化。然而，以往，在以合金的形式提供这样的材料时存在的问题是很难提供一种合金，所述合金可以同时满足人们对色调及机械性能的要求。因此，本专利技术的一个目的是提供一种白色铜合金材料，所述铜合金材料具有优异的、可与镍银相媲美的强度和硬度，且除了优异的延展性，还具有优异的可加工性、抗腐蚀性及白色调；另外，本专利技术的铜合金因其中不含有镍，所以没有变应性问题。本专利技术也提供了一种白色铜合金材料，所述白色铜合金材料可根据消费者的需求进行细微的色调调节，同时获得令人满意的色调及机械性能。本专利技术包括如下所述的几个方面(1)一种不含镍的白色铜合金材料，其特征在于，在一个由下述通式表示的合金组成的基体材料上形成一不含Ni镍的白色被覆层CuaZnbMncMdXe其中，M为选自Al及Sn的至少一种元素；X为选自Si、Ti及Cr的至少一种元素；b、c及d分别表示范围如下的重量百分数0≤b＜22，7≤c≤20，0≤d≤5，及0≤e≤0．3，a表示余量，所述合金偶尔含有一些不可避免的元素。(2)一种如(1)所述的不含镍的白色铜合金材料，其特征在于，M为Al，b、c及d分别表示范围如下的重量百分数0．5≤b＜5，7≤c≤17，及0．5≤d≤4。(3)一种如(1)或(2)所述的不含镍的白色铜合金材料，其特征在于，所述基体材料被覆层具有表征色调的、由JIS Z 8729所定义的a*、b*值，其范围在—2＜a*＜5，—3＜b*＜16。(4)一种如(1)或(2)所述的不含镍的白色铜合金材料，其特征在于，所述被覆层具有表征色调的、由JIS Z 8729所定义的a*、b*值，其范围在—2＜a*＜3，—3＜b*＜15。在本专利技术的合金基体材料的组份中，Zn的作用是通过其固溶体强化效应(solid solution strengthening effect)改善合金的机械特性，同时，减少所述合金的制造成本。如果Zn含量大于22％，则该合金的抗季节破裂性能降低，晶体结构开始成为α+β相，由此而难以获得满意的冷加工性能。如果Zn含量在5％或以上，则所述合金的固溶共存温度范围变宽，容易使宏观偏析现象加剧，热传导性能变差，导致制造性能低下。再者，藉由将Zn含量定于小于5％，则既使加入在下文中提及的元素X，也仍可使上述合金的抗季节破裂性能低下的问题完全不会发生，且，合金可以保持在更加稳定的状态。藉由将Zn含量设定于0．5％或以上，可以期望降低成本和增加强度的效应。出于这些理由，较好的是，Zn含量设定于大于0．5％或以上至小于5％的范围。为获得更为明显的上述效果，更好的是，Zn含量的上限设为4％。Mn的作用是通过固溶体强化效应改善合金的机械特性，同时，减少所述合金的制造成本。另外，作为全部或部分取代Zn的添加，以上述特定量添加Mn合金，可用以改善抗季节破裂的性能，并防止合金色调过度泛黄。Mn的添加还具有降低合金熔点的效果。由此可改善合金的铸造性能，并抑止Zn从金属熔体中的蒸发。如果Mn的加入量小于7％，这将使合金色调泛黄。反之，如Mn含量大于23％，则晶体结构发展为α+β相，这将无法获得满意的冷加工性能。较好的是，上述Mn加入量的上限值以15％为宜。Al及／或Sn具有的作用是藉由在上述合金表面形成一稳定的氧化物薄膜，而改善合金的抗季节破裂性能。Al及／或Sn还具有通过固溶体强化效应，改善上述合金的机械特性，同时也有降低成本的作用。Al及／或Sn加入量的下限为0．5％。但Al及／或Sn的加入量太低时，将使合金的抗季节破裂性能及强化效应不够。另一方面，如Al及／或Sn的加入量大于5％，则随着晶体结构发展为α+β相，将使冷加工性能变得不合适。较好的是，Al的加入量为2％或以下。通式CuaZnbMncAldXe中的X元素(选自Si、Ti及Cr中的至少一种元素)具有的作用是在所述合金熔炼时，在其金属熔体表面形成一被覆层，同时，X元素还具有防止Mn氧化和Zn蒸发的作用。进一步，藉由在所述合金表面形成一稳定的氧化物被覆层，可以起到在退火时防止Mn脱去、提高合金抗季节破裂性能的作用，同时，还具有在Mn的氧化过程中防止色调随时间变化的效果。元素X的加入量可以是在小于0．3％的任一数值。然而，如果X的加入量太小，则无法获得足够的如上所述的效果。因此，所述X元素的加入量较好的是在0．02％，或以上。如其加入量大于0．3％，则X元素与合金中的其它元素形成金属间化合物，使其冷加工性能低下。本专利技术的基体材料合金由单一的α相组成，这样，可以确保充分的冷加工性能。如果合金材料组份组成超过本专利技术中上述组成范围，则合金的晶体结构容易转变成α+β相，这将降低其成形加工性能。作为可用于本专利技术的基体材料的合金体系，可以适用具有如下所述的通式的合金通式ⅠCubalMn7—20通式ⅡCubalMn7—20Al0．5—5通式ⅢCubalMn7—20Zn0—22(其中，Zn含量并不包括0)通式ⅣCubalMn7—20Zn0—22Al0．5—5(其中，Zn含量并不包括0)通式ⅤCubalMn7—20Zn0—22Al0．5—5X0—0．3(其中，X为选自Si、Ti及Cr中的至少一种元素，Zn和X的含量并不包括0)在上述通式Ⅰ—Ⅴ中，特别有用的合金系列为下述通式Ⅵ和Ⅶ的合金通式ⅥCubalZn0．5—5Mn7—17Al0—4X0—0．3(其中，X为选自Si、Ti及Cr中的至少一种元素，Zn的含量不包括5，Al和X的含量不包括0)通式ⅦCubalZn5—22Mn7—17Al0—4X0—0．3(其中，X为选自Si、Ti及Cr中的至少一种元素，Zn的含量不包括5，Al和X的含量不包括0)从合金的机械性能考虑，通式Ⅵ的合金材料最有效，而关于通式Ⅵ和通式Ⅶ的合金，更好的是，上述合金材料含有0．5％或0．5％以上的Al。本专利技术的合金材料的色调范围在—2＜a*＜5，—3＜b*＜16。它们是基于JIS Z8729定义的L*a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不含镍的白色铜合金材料，其特征在于，在一个由下述通式表示的合金组成的基体材料上形成不含Ｎｉ镍的白色被覆层：Ｃｕ↓［ａ］Ｚｎ↓［ｂ］Ｍｎ↓［ｃ］Ｍ↓［ｄ］Ｘ↓［ｅ］其中，Ｍ为选自Ａｌ及Ｓｎ的至少一种元素；Ｘ为选自Ｓｉ、Ｔｉ及Ｃｒ的至少一种元素；ｂ、ｃ、ｄ及ｅ分别表示范围如下的重量百分数：０≤ｂ＜２２，７≤ｃ≤２０，０≤ｄ≤５，及０≤ｅ≤０．３，ａ表示余量，所述合金偶尔含有一些不可避免的元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本保彦，菊川范夫，吉村泰治，若狭裕信，喜多和彦，
申请(专利权)人：YKK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]