一 銅殼中鉛含量及析出量控制的重要性

 

        眾所周知，鉛對(duì)人體及環(huán)境危害極大。鉛進(jìn)入人體后，除部分通過(guò)糞便、汗液排泄外，其余在數(shù)小時(shí)后溶入血液中，阻礙血液的合成，導(dǎo)致人體貧血，出現(xiàn)頭痛、眩暈、乏力、困倦、便秘和肢體酸痛等；有的口中有金屬味，動(dòng)脈硬化、消化道潰瘍和眼底出血等癥狀也與鉛污染有關(guān)。小孩鉛中毒則出現(xiàn)發(fā)育遲緩、食欲不振、行走不便和便秘、失眠；若是小學(xué)生，還伴有多動(dòng)、聽(tīng)覺(jué)障礙、注意不集中、智力低下等現(xiàn)象。這是因?yàn)殂U進(jìn)入人體后通過(guò)血液侵入大腦神經(jīng)組織，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)和氧氣供應(yīng)不足，造成腦組織損傷所致，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致終身殘廢。特別是兒童處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，對(duì)鉛比成年人更敏感，進(jìn)入體內(nèi)的鉛對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有

 

        很強(qiáng)的親和力，故對(duì)鉛的吸收量比成年人高好幾倍，受害尤為嚴(yán)重。鉛進(jìn)孕婦體內(nèi)則會(huì)通過(guò)胎盤屏障，影響胎兒發(fā)育，造成畸形等。

 

        隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)身體健康問(wèn)題越來(lái)越重視，對(duì)環(huán)境及衛(wèi)生方面的許可和要求將逐漸與國(guó)際接軌。我國(guó)水表行業(yè)采用的鑄造鉛黃銅，與國(guó)際上現(xiàn)探討的銅合金面臨的問(wèn)題相同，銅件表面的鉛會(huì)在用水過(guò)程中由于水的沖刷、浸泡不斷的析出，或與水中的其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)流入水中，被人體攝入，影響身體鍵康。所以我們目前應(yīng)該重視超標(biāo)銅合金材料用于水表銅配件上。

 

        二 對(duì)材料及析出量監(jiān)控的現(xiàn)狀及政策

 

        1、國(guó)內(nèi)銅合金材料的選用和控制水平

 

        目前我國(guó)水表行業(yè)針對(duì)銅配件所采用的銅合金牌號(hào)還是鑄造鉛黃銅，鉛含量按國(guó)標(biāo)要求需控制在0.5%～2.5%范圍內(nèi)，但絕大部份生產(chǎn)供應(yīng)商會(huì)按老標(biāo)準(zhǔn)將鉛控制在2%～3%以內(nèi)，還有很多不法供應(yīng)商因沒(méi)有規(guī)范的管理程序和控制能力，只圖短期效益，會(huì)將鉛含量無(wú)限的放寬而不去控制.而鉛在鑄造鉛黃銅材料中所起的最大作用是大大改善機(jī)械加工性能，降低加工成本。同時(shí)，由于鉛材料成本低，每增加1%的鉛可節(jié)約好幾百元/噸的成本。市場(chǎng)上的產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)鉛含量有嚴(yán)重超標(biāo)到4%～5%以上，此類銅牌號(hào)材料鉛易溶出、析出，極易造成環(huán)境及水質(zhì)污染，嚴(yán)重危害人們身心健康，這對(duì)水表行業(yè)以及人們的生活環(huán)境及衛(wèi)生條件帶來(lái)很大的隱患，現(xiàn)已不斷地引起國(guó)民的重視和市場(chǎng)監(jiān)控。

 

        2、國(guó)家先后出臺(tái)了為保證飲用水安全以及檢驗(yàn)的以下相差標(biāo)準(zhǔn)：

 

        《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ；

 

        《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。

 

        而兩項(xiàng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)就是與我們水表殼體息息相關(guān)的，合格與否就看通過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證。

為此，需要我們這些水表銅殼體制造及供應(yīng)商嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和要求。

 

        三 江西三川水表股份有限公司控制工藝介紹

 

        江西三川水表股份有限公司座落于銅都江西鷹潭市，自然環(huán)境優(yōu)越，鐵路、公路交通便利，信息傳遞暢通快捷，同時(shí)與貴溪江銅產(chǎn)業(yè)基地相鄰。江銅集團(tuán)的銅產(chǎn)能已進(jìn)入世界銅行業(yè)前列、國(guó)內(nèi)首位，屬中國(guó)銅工業(yè)的領(lǐng)頭羊地位。其是銅行業(yè)的采、選、冶、加為一體的特大型聯(lián)合性企業(yè)，擁有強(qiáng)大的資源、技術(shù)、人力、品牌優(yōu)勢(shì)和支撐。因此也帶動(dòng)了江西鷹潭近年來(lái)銅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，目前江西鷹潭銅產(chǎn)業(yè)聚集，截止2010年末共有規(guī)模性銅企業(yè)105家，其中銅加工企業(yè)89家，銅拆解企業(yè)16家，全市銅加工能力已達(dá)180萬(wàn)噸/年，銅拆解70萬(wàn)噸/年。國(guó)家銅及銅產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”落戶于銅都江西鷹潭，這是目前國(guó)內(nèi)唯一、專門的銅及銅產(chǎn)品“國(guó)檢中心”。 為我司打造水工產(chǎn)業(yè)基地提供了資源、環(huán)境、技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

 

        我公司堅(jiān)持以“創(chuàng)造永遠(yuǎn)的綠色”為環(huán)保理念，以“提高資源利用、減少環(huán)境污染”為目的，充分利用群集化所具有的群體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展的規(guī)模效益，不斷提高銅產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。我集團(tuán)公司旗下的江西三川銅業(yè)有限公司于鷹潭市龍崗新區(qū)建設(shè)新的生產(chǎn)基地，占地面積近60000平方米，其中廠房面積約26000平方米。我司現(xiàn)已形成水表從銅件的原材料冶煉——銅錠、銅棒、銅管——銅件毛坯——銅件機(jī)加工——水表組裝生產(chǎn)，整條水表生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈在公司內(nèi)部已形成一條龍生產(chǎn)格局。同時(shí)為確保水表產(chǎn)品的質(zhì)量，公司采購(gòu)引進(jìn)了較全面的檢測(cè)設(shè)備，以利嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量。

 

        為確保水表銅配件的質(zhì)量穩(wěn)定、能源節(jié)約及降低消耗，我公司主要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)控制

 

        1、改進(jìn)水表銅表殼毛坯生產(chǎn)鑄造工藝及機(jī)加工切削工藝

 

        外形造型已全部采用自動(dòng)造型機(jī)取代人工造型，解決了因人工操作易造成的錯(cuò)箱問(wèn)題，很好地確保了毛坯外形的一致性、穩(wěn)定性，明顯提高了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。坭芯采用射芯機(jī)生產(chǎn)樹(shù)脂砂芯，取代人工濕砂制芯技術(shù)。由于樹(shù)脂砂具有較好的流動(dòng)性、易緊實(shí)、脫模時(shí)間可調(diào)節(jié)、硬化后強(qiáng)度高、由于樹(shù)脂砂芯強(qiáng)度高在其后的搬運(yùn)及合箱過(guò)程中不變形；因樹(shù)脂砂的剛度高 并在高溫時(shí)仍有很高的強(qiáng)度，在澆注和凝固過(guò)程基本上無(wú)形壁位移現(xiàn)象，成型性好、發(fā)氣量低、熱穩(wěn)定性好、透氣性好，可以大大減少鑄件的粘砂、夾砂、砂眼、氣孔、縮孔、裂紋等鑄件缺陷，從而降低廢品率，鑄件的尺寸精度高、外部輪廓清晰；鑄件表面光潔，外觀質(zhì)量好；組織致密，鑄件綜合品質(zhì)高，同時(shí)由于采用樹(shù)脂砂芯技術(shù)，殼體內(nèi)表面光滑，內(nèi)腔容積幾乎不變而表面積大大縮小，從而大大減小鉛的析出量，更有利于水質(zhì)環(huán)保要求。

 

        2、嚴(yán)格控制銅配件毛坯及銅棒材料的化學(xué)成份

 

        水表銅配件的鉛黃銅材料，其中的化學(xué)成份鉛以游離形式存在，并沒(méi)有與其它金屬產(chǎn)生合金，所以無(wú)論如何處理也無(wú)法完全消除其析出，只是單位面積單位時(shí)間析出量的多少而已。一是嚴(yán)格控制總量（四次光譜分析檢測(cè)其成分含量），二是嚴(yán)格遵守熔煉工藝（如何解決熔煉過(guò)程中化學(xué)成分?jǐn)嚢杈鶆騿?wèn)題） 三是嚴(yán)格遵守執(zhí)行澆注工藝，提高排渣能力，防止雜渣流入到型腔銅鑄件中。控制材質(zhì)要從源頭抓起。理論上要求用銅錠配鋅錠、鉛錠配比而成，但成本過(guò)于昂貴，在生產(chǎn)中根本行不通，通常行業(yè)內(nèi)均為采用廢黃雜銅再配以鋅錠、鉛錠配比而成。市場(chǎng)上廢黃雜銅五花八門，進(jìn)口的，故合金的成分中不可避免地還含有各種雜質(zhì)成份，如果澆注系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)．在澆注過(guò)程中處于表面的熔渣也可能進(jìn)入鑄件。設(shè)計(jì)鑄造工藝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮充型的平穩(wěn)性和澆注系統(tǒng)的除渣功能。為確保材質(zhì)符合國(guó)標(biāo)要求，我們分別引進(jìn)2臺(tái)意大利、德國(guó)先進(jìn)的光譜分析檢測(cè)設(shè)備，對(duì)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行材質(zhì)分析。我公司制訂了一套嚴(yán)格的生產(chǎn)控制流程。

 

        （1）收購(gòu)的原材料（黃雜銅）進(jìn)行進(jìn)廠檢測(cè)，公司設(shè)有專門的300公斤試驗(yàn)用熔煉爐，材料進(jìn)廠后隨機(jī)劃分10-20個(gè)區(qū)域進(jìn)行取樣熔煉，熔煉后取樣送光譜分析儀進(jìn)行材料成份檢測(cè)分析并對(duì)材料進(jìn)行分級(jí)管理。

 

        （2）按照分級(jí)后原材料及配比要求放入其他等級(jí)的材料一起放入生產(chǎn)熔煉爐進(jìn)行熔煉，熔煉后第二次取樣送光譜分析儀進(jìn)行材料成份檢測(cè)分析，如成份達(dá)到要求時(shí)則流轉(zhuǎn)到保溫爐內(nèi)，如材質(zhì)不達(dá)標(biāo)應(yīng)重新根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)配，調(diào)配熔煉后再進(jìn)行送光譜分析儀進(jìn)行材料成份檢測(cè)分析，直到材料成份完全符合要求為止。

 

        （3）進(jìn)行試產(chǎn)并將產(chǎn)品取樣進(jìn)行產(chǎn)品首檢，并送光譜分析儀進(jìn)行材料成份檢測(cè)確認(rèn)，確認(rèn)合格后方可批量生產(chǎn)。

 

        （4）每爐生產(chǎn)的產(chǎn)品必須進(jìn)行首檢和1/2爐時(shí)產(chǎn)品送送光譜分析儀檢測(cè)。

我們每爐產(chǎn)品經(jīng)過(guò)嚴(yán)格把關(guān)，每爐產(chǎn)品最少都經(jīng)過(guò)四次光譜分析儀材料成份分析，充分確保我公司銅產(chǎn)品符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、水表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及用戶（國(guó)外客戶）的特定要求。

 

        4、水表銅罩、管接頭、連接螺母生產(chǎn)技術(shù)革新及工藝改進(jìn)  

 

        目前行業(yè)內(nèi)水表銅罩、管接頭、連接螺母毛坯的生產(chǎn)方式還是古老的砂型翻砂鑄造，由于水表銅罩、管接頭、連接螺母采用鑄造鉛黃銅材料生產(chǎn)，材料中含有鉛，砂型翻砂鑄造時(shí)被合金中的鉛污染后的廢砂如不經(jīng)處理將對(duì)環(huán)境造成很大的污染，廢砂處理是一個(gè)很大的問(wèn)題。我公司現(xiàn)所有的水表銅罩、管接頭、連接螺母均采用金屬模熱擠壓成型（紅沖）工藝，與傳統(tǒng)的砂型翻砂鑄造工藝的產(chǎn)品相比，它不但具有外形輪廓清晰，壁厚均勻，重量穩(wěn)定，表面光潔度高，金相組織致密，不滲漏，單位時(shí)間和面積內(nèi)鉛析出量少等諸多優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)產(chǎn)品力學(xué)性能好、精度高，尺寸更容易控制，由于金屬模熱擠壓成型精度高，可大大減少毛坯加工余量，提高材料利用率，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)有效地改善了鑄造生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境和強(qiáng)度。       

 

        四、防止鉛析出量的工藝探討

 

        水表配件銅合金材料中的鉛含量、鉛析出量超標(biāo)問(wèn)題，需要我們水表行業(yè)持續(xù)探討去如何控制和改善。

 

        我司在銅配件的生產(chǎn)上對(duì)銅合金的材料化學(xué)成份，特別是鉛含量的嚴(yán)格控制上前面我已詳細(xì)敘述各種方法，并確保水表銅配件材料的中鉛按國(guó)標(biāo)要求生產(chǎn)控制，并保留每批產(chǎn)品的材質(zhì)的化驗(yàn)記錄。同時(shí)在工藝及技術(shù)革新上我司投入了較大的資源去改進(jìn)提升，主要的目標(biāo)是提高了產(chǎn)品毛坯表面的外觀光潔度，降低了銅合金材料鉛的表面析出量。因?yàn)樵瞎に嚿a(chǎn)銅件的表面常會(huì)有凹凸不平整，加大了銅件的表面積，會(huì)加大鉛在銅件表面的析出量。

 

        但做到以上是不能保證鉛析出符合前述的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。為此，我司正在做的和計(jì)劃做的有以下幾種方案。

 

        1內(nèi)外表面噴塑處理：噴塑是一種經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)的方法之一，用環(huán)保健康材料,可以有效防止鉛等對(duì)人體有害的物質(zhì)析出。但關(guān)鍵是對(duì)塑層材料的把握，別出現(xiàn)新的污染，由于此方法在其它表上有借鑒，在此不詳述。我公司自2003年開(kāi)始出口到歐洲的銅表殼殼體就是采用此類工工藝滿足其對(duì)鉛析出控制要求的。

 

        2、水表所用的低鉛銅合金材料的開(kāi)發(fā)研制

 

        隨著鉛污染問(wèn)題的是益突出，目前很多科技人員尋找一種合適的能夠替代鑄造鉛黃銅的材料——無(wú)鉛銅，既能既能徹底剔除鉛，又能保證優(yōu)良的切削性能和機(jī)械性能，又能達(dá)到環(huán)保要求。我公司已同江西冶金學(xué)院合作，研究各種稀土替代鉛改善無(wú)鉛銅機(jī)加工切削性能的課題，目前取得一些進(jìn)展，但離實(shí)用還是有許多差距，如切削性能，成本等。

 

        3研究鉛黃銅的零件表面的除鉛處理工藝，采用特殊的化學(xué)元素配制成除鉛溶液，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使零件表面的鉛組分溶解，達(dá)到清潔減少表面的鉛含量的目的，讓銅合金零件表面的鉛含量達(dá)到對(duì)人體無(wú)害的標(biāo)準(zhǔn)要求。就像各種金屬表面鈍化處理一樣，如果能把表面鉛固定住，或者將表面鉛先析出來(lái)，這樣在實(shí)際檢測(cè)時(shí)就能保證符合相差檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

        我公司雖然銅用量大，但不可否認(rèn)的是，我們?cè)阢U析出控制工藝及方法上相當(dāng)欠缺，希望通過(guò)此次交流，我們能學(xué)到許多東西。

 

        衷心祝愿各位來(lái)會(huì)同行在此開(kāi)心，不到之處謹(jǐn)請(qǐng)諒解！

 

（江西三川水表股份有限公司 宋財(cái)華）