白色抗微生物的銅合金的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年10月26日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/718, 857的優(yōu)先權(quán)， 將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般地涉及合金領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及呈現(xiàn)柔和銅色 (mutedcoppercolor)(包括但不限于玫瑰色、銀色、白色，或者類似顏色）的銅合金，其也 具有抗微生物性質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0004] 銅合金在許多商業(yè)應(yīng)用中使用。許多這種應(yīng)用涉及使用模具或者鑄造以將熔融 合金成形為粗制形式。然后可將這種粗制形式機(jī)械加工成最終形式。因此，銅合金的機(jī)械 加工性可被認(rèn)為是重要的。另外，其它物理和機(jī)械性質(zhì)如極限拉伸強(qiáng)度（"UTS")、屈服強(qiáng)度 ("YS")、伸長(zhǎng)率百分?jǐn)?shù)（"％E")、布氏硬度（"BHN")，和彈性模量（"MoE")可具有不同程度的 重要性，其取決于銅合金的最終應(yīng)用。
[0005] -種由銅賦予銅合金的性質(zhì)是抗微生物效果。一般認(rèn)為，含有高于60%銅含量 的合金將呈現(xiàn)抗微生物效果。這種抗微生物效果似乎是通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)的，從而使得有 機(jī)體非常難以發(fā)展抗性株。銅的抗微生物效果已經(jīng)被充分研宄（包括由Environmental ProtectionAgency認(rèn)識(shí)到的）。
[0006] 銅合金（特別是具有高水平銅的銅合金）典型地呈現(xiàn)類似于銅的顏色。這種顏色 在最終產(chǎn)品中可能不是希望的，例如由于消費(fèi)者偏好或者與在最終產(chǎn)品中使用的其它材料 的兼容性。
[0007] 此外，盡管銅賦予基于銅的合金許多有用的性質(zhì)，但是銅（和高銅合金）易于失去 光澤。暴露的銅或者銅合金表面可變色和發(fā)展綠銹。這可提供不希望的視覺(jué)特征。
[0008] 已經(jīng)嘗試開(kāi)發(fā)〃白色黃銅〃，其提供白色/銀色金屬的顏色，同時(shí)保留黃銅合金的 性質(zhì)。銅開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)注冊(cè)號(hào)碼C99700(在工業(yè)上稱為白色Tombasil?)是鉛化黃銅合金，其提 供一定程度的銀色。然而，C99700存在許多問(wèn)題。首先，它依賴于相對(duì)高的鉛含量（-2%) 以維持希望的機(jī)械加工性，這種含量被認(rèn)為對(duì)于商業(yè)或者住宅用水而言明顯過(guò)高。此外，所 述合金難以機(jī)械加工，難以傾倒，和希望的銀色易于變色（變黑）。
[0009] 作為銅合金失去光澤的傾向的結(jié)果，將許多由銅合金制成的消費(fèi)品噴漆或者鍍金 以提供更吸引人的顏色和防止失去光澤的有害影響。一個(gè)這種實(shí)例是管子附件。然而，電 鍍銅合金的需要和希望也阻止銅合金提供它的抗微生物效果，這是由于消費(fèi)品的表面具有 電鍍材料而非下面的銅合金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及白色/銀色銅合金，其可機(jī)械加工并且具有足夠的用 于模制和鑄造的物理性質(zhì)。所述合金包含少于0. 09%鉛以允許用于供水系統(tǒng)和也含有足夠 的銅以呈現(xiàn)抗微生物性質(zhì)。白色合金的機(jī)械加工性保持得非常好，盡管相對(duì)于現(xiàn)有商業(yè)合 金具有低鉛含量。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，C99760合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）：約61-67銅、約8-12 鎳、約8-14鋅、約10-16錳、至多約0. 25硫、約0. 1-1. 0銻、約0. 2-1. 0錫、少于約0. 6鐵、 少于約0. 6鋁、少于約0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約0. 10碳。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于砂型鑄造的C99760合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）：約 61-67銅、約8-12鎳、約8-14鋅、約10-16錳、至多約0? 25硫、約0? 1-1. 0銻、約0? 2-1. 0 錫、少于約0. 6鐵、少于約0. 6鋁、少于約0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約 0? 10 碳。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，C99770合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）：約66-70銅、約3-6鎳、 約8-14鋅、約10-16錳、至多約0. 25硫、約0. 1-1. 0銻、約0. 2-1. 0錫、少于約0. 6鐵、少于 約0. 6鋁、少于約0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約0. 10碳。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于砂型鑄造的C99770合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）：約 66-70銅、約3-6鎳、約8-14鋅、約10-16錳、至多約0. 25硫、約0. 1-1. 0銻、約0. 2-1. 0錫、 少于約0. 6鐵、少于約0. 6鋁、少于約0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約0. 10 碳。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施方式中，用于永久模鑄應(yīng)用的C99770合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）： 約66-70銅、約3-6鎳、約8-14鋅、約10-16錳、至多約0. 25硫、約0. 1-1. 0銻、約0. 2-1. 0 錫、少于約0. 6鐵、少于約0. 6鋁、少于約0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約 0? 10 碳。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于鍛制應(yīng)用的C79880合金包含（以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)）：約 66-70銅、約3-6鎳、約10-14鋅、約10-16錳、至多約0. 25硫、約0. 1-1. 0銻、約0. 4鐵、約 0. 05磷、少于約0. 09鉛、少于約0. 05硅、少于約0. 10碳。
[0017] 通過(guò)考慮以下的詳細(xì)描述、附圖，和權(quán)利要求，可闡明本公開(kāi)的另外的特征、優(yōu)點(diǎn)， 和實(shí)施方案。而且，應(yīng)理解的是，前面的本公開(kāi)
【發(fā)明內(nèi)容】
和后面的【具體實(shí)施方式】均為示例性 的和意圖提供進(jìn)一步解釋，而非進(jìn)一步限制權(quán)利要求要求保護(hù)的本公開(kāi)的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 通過(guò)參考以下描述以及附圖，本公開(kāi)的前面的和其它的目的、方面、特征，和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加顯而易見(jiàn)和更好理解，其中：
[0019] 圖1是列舉商業(yè)合金組合物的表。
[0020] 圖2A是列舉用于砂型鑄造的C99760合金的一種實(shí)施方式的組分范圍和C99760 合金的這種實(shí)施方式的加熱實(shí)例（exampleheats)的表；圖2B是列舉圖2A的目標(biāo)合金的 銅、鎳、鋅、硫、錳、錫、銻和鋁含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和彈性模量的表；圖2C是列 舉用于永久模鑄鑄造的C99760合金的一種實(shí)施方式的組分范圍和C99760合金的這種實(shí)施 方式的加熱實(shí)例的表；圖2D是列舉圖2C的目標(biāo)合金的銅、鎳、鋅、硫、錳、錫、銻和鋁含量以 及UTS、YS、％Elong(伸長(zhǎng)率百分?jǐn)?shù)）、BHN，和彈性模量的表；
[0021] 圖3A是列舉用于砂型鑄造的C99770合金的一種實(shí)施方式的組分范圍和C99770 合金的這種實(shí)施方式的加熱實(shí)例的表；圖3B是列舉圖3A的目標(biāo)合金的銅、鎳、鋅、硫、錳、 錫、銻和鋁含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和彈性模量的表；圖3C是列舉用于永久模鑄 鑄造的C99770合金的一種實(shí)施方式的組分范圍和C99770合金的這種實(shí)施方式的加熱實(shí)例 的表；圖3D是列舉圖3C的目標(biāo)合金的銅、鎳、鋅、硫、錳、錫、銻和鋁含量以及UTS、YS、％ Elong、BHN，和彈性模量的表；
[0022] 圖4A是列舉用于鍛制應(yīng)用的C79880合金的一種實(shí)施方式的組分范圍和C79880 合金的這種實(shí)施方式的加熱實(shí)例的表；圖4B是列舉圖4A的目標(biāo)合金的銅、鎳、鋅、硫、猛，和 銻含量以及UTS、YS、％Elong、BHN，和彈性模量的表；
[0023] 圖5是各種硫化物的自由能曲線圖。
[0024] 圖6A是基于不含銻的C99760的可選合金的相圖。圖6B是含0. 8%銻的C99760 合金的一種實(shí)施方式的相圖。
[0025] 圖7A是在平衡下基于C99760合金的不含銻的可選合金的相組合圖。圖7B是在 平衡條件下C99760的含0. 8%銻的本發(fā)明實(shí)施方案的相組合圖。圖7C是基于C99760合金 的不含銻的可選合金的相組合圖（Scheil冷卻）。圖7D是C99760的含0. 8%銻的本發(fā)明 實(shí)施方案的相組合圖（Scheil冷卻）。
[0026] 圖8A是基于C99770的不含銻的可選合金的相圖。圖8B是含0. 6%銻的C99770 合金的一種實(shí)施方式的相圖。
[0027] 圖9A是在平衡條件下基于C99770的不含銻的可選合金的相組合圖。圖9B是在 平衡條件下基于C99770的不含銻的可選合金的放大的相組合圖。圖9C是在平衡條件下含 0. 6%銻的C99770合金的一種實(shí)施方式的相組合圖。圖9D是在平衡條件下含0. 6%銻的 C99770合金的一種實(shí)施方式的放大的相組合圖。圖9E是基于C99770的不含銻的可選合金 的相組合圖（ScheilCooling)。圖9F是含0.6%銻的C99770合金的一種實(shí)施方式的相組 合圖（ScheilCooling)。
[0028] 圖10是C99760合金的實(shí)施方式和C99770合金的實(shí)