(九牧廚衛(wèi)股份有限公司，廈門 361000)

0 引 言

傳統(tǒng)鉛黃銅因具有良好的冷熱成型性能、切削性能和耐腐蝕性能等優(yōu)點而廣泛應用于儀表零件，電器連接件，衛(wèi)浴行業(yè)的水管、水龍頭和閥門等零部件上。鉛黃銅的主要成分是銅和鋅，另外的鉛幾乎不能固溶于銅鋅二元合金，也不會與銅或鋅形成金屬間化合物，而是以游離狀態(tài)分布于基體中。當鉛黃銅用于衛(wèi)浴管道系統(tǒng)時，在水的沖刷和浸泡下，表面的鉛易溶出而進入水中，從而對人體和環(huán)境造成嚴重危害。因此，世界各國陸續(xù)出臺了嚴格的法律法規(guī)以限制給水管道零部件用黃銅材料中的鉛含量。美國加州政府在2006年通過了加州上水管道產品鉛含量法令(AB1953)，規(guī)定在管道類產品及配件中，與水接觸部位的鉛含量(質量分數(shù)，下同)不得超過0.25%；美國國家衛(wèi)生基金會制定的NSF/ANSI 61標準規(guī)定飲用水系統(tǒng)中鉛的檢測統(tǒng)計值不能超過5 μg·L-1；我國GB 18145-2014標準也規(guī)定鉛在水中的溶出量不得超過5 μg·L-1。開發(fā)低鉛含量，同時具備良好制造和加工性能的新型環(huán)保黃銅已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

自20世紀90年代以來，國內外學者逐步開展無鉛黃銅的研究工作，相繼開發(fā)出鉍黃銅、硅黃銅和銻黃銅等新型無鉛環(huán)保黃銅。美國和日本較早開發(fā)出鉍黃銅，并形成了較為完整的鉍-硒和鉍-錫黃銅合金體系[1]。國內路達(廈門)工業(yè)有限公司開發(fā)的無鉛易切削鉍鋁黃銅通過了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會的科技成果鑒定，切削效率達到鉛黃銅的90%。然而鉍的表面張力遠小于銅的，且鉍易與錫、磷等元素形成低熔點化合物并呈網狀或連續(xù)薄膜狀分布在晶界上，導致晶粒間結合力降低，因此鉍黃銅具有熱脆和冷脆特性，其耐脫鋅腐蝕和耐應力腐蝕性能差，在產品制造及使用過程中存在開裂風險[2]。由此可見，鉍黃銅并非鉛黃銅理想的替代材料。寧波博威集團率先開發(fā)出一系列新型無鉛易切削銻黃銅，其銻含量為0.3%～2.0%，切削性能與C36000鉛黃銅相當；但由于銻對人體和環(huán)境具有毒性，析出量易超過NSF/ANSI 61和GB 18145-2014規(guī)定的上限0.6 μg·L-1，因此難以在衛(wèi)浴管道領域推廣應用。此外，還有很多關于鎂黃銅、鈣黃銅、磷黃銅和石墨黃銅等方面的研究和專利，但這些銅合金大都還停留在試驗研究階段，離大規(guī)模產業(yè)化應用還有較大距離。硅黃銅具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，其組織中硬脆的γ相可替代鉛顆粒來實現(xiàn)易切削加工性能，并且硅是地殼中含量第二豐富的元素，在生產及使用過程中無有害物質產生，因此硅黃銅是目前鉛黃銅最為理想的替代材料。

根據相組成，硅黃銅可分為(α+β)型硅黃銅、(β+γ)型硅黃銅以及(β+α/γ/κ/μ)型硅黃銅。TAHA等[3]研究了不同硅含量對CuZn40環(huán)保黃銅組織的影響，得出以下規(guī)律：當0≤w(Si)≤1%時，硅黃銅以(α+β)相為主，隨著硅含量增加，硅黃銅中α相比例降低，β相比例增加，有時會出現(xiàn)少量的γ相和λ相；當1%≤w(Si)≤2%時，硅黃銅以β相為主，組織中γ相和λ相的比例隨著硅含量增加而增加，α相含量較低，有時會出現(xiàn)少量的η相和χ相；當2%≤w(Si)≤3%時，硅黃銅中β相的含量隨著硅含量的增加而逐漸減少，γ相和λ相則逐漸增加，組織中基本不存在α相。根據主添加元素的不同，環(huán)保硅黃銅又分為低鋅硅黃銅、硅鉍黃銅、硅磷黃銅和硅錳黃銅等。目前國外主要進行低鋅環(huán)保硅黃銅(如C87850硅黃銅)的開發(fā)，而國內則在多元復合硅黃銅的研究方面走在世界前沿。作者從成分設計、顯微組織及性能等方面，綜合介紹了這4種環(huán)保硅黃銅的研究進展及其在衛(wèi)浴行業(yè)的應用現(xiàn)狀，并簡單介紹了硅黃銅的變質處理研究情況，以期為國內外學者對環(huán)保硅黃銅的研究提供一定參考。

1 環(huán)保硅黃銅的成分及性能

1.1 低鋅環(huán)保硅黃銅

日本三菱伸銅株式會社開發(fā)出的低鋅硅黃銅合金ECOBRASS在美國銅業(yè)發(fā)展協(xié)會成功注冊合金牌號C87850，同時納入一系列ASTM標準(如ASTM B584、ASTM B806、 ASTM B30等)中，成為國際環(huán)保硅黃銅的典型牌號。ECOBRASS銅合金是一種硅含量約為3%的高性能新型無鉛環(huán)保黃銅，具有良好的切削性能及優(yōu)異的成型性能，同時解決了應力腐蝕開裂及脫鋅腐蝕問題。基于ECOBARSS銅合金，科研工作者相繼開發(fā)出C87400，C87500，C87800等牌號銅合金，形成了較為完善的低鋅環(huán)保硅黃銅體系；該體系銅合金中的銅含量大于75%，硅含量大于2.5%，鉛含量小于1%，鋁含量小于0.8%。與鉛黃銅相比，低鋅硅黃銅的強度高(抗拉強度不低于345 MPa)，斷后伸長率低(15%～18%)，相對切削率均達到C36000鉛黃銅的70%以上。

NOBEL等[4]研究了低鋅硅黃銅的組織和加工性能，發(fā)現(xiàn)其組織為α相加少量κ相和γ相，其中κ相和γ相具有硬脆性，能起到切削斷屑作用，從而使低鋅硅黃銅具有優(yōu)異的切削加工性能。

HOFMANN等[5]研究了硅系易切削黃銅，當化學成分為76.65%Cu，3.27%Si，0.01%Sn，0.01%Fe，0.01%Ni，0.01%Mn，20.04%Zn時，其耐腐蝕性能優(yōu)異，抗拉強度(697 MPa)和屈服強度(412 MPa)均高于CuZn39Pb3鉛黃銅的(475 MPa，375 MPa)，最大脫鋅層深度(165 μm)則遠低于CuZn39Pb3鉛黃銅的(1 200 μm)，適用于制造衛(wèi)浴管道系統(tǒng)零部件。

國內主要銅材制造廠也進行了一系列環(huán)保低鋅硅黃銅的開發(fā)，如浙江天申銅業(yè)開發(fā)出適合重力鑄造的無鉛環(huán)保硅黃銅[6]，其化學成分為70%～80%Cu，0.7%～3.0%Si，0.2%～0.7%Al，余鋅。該銅合金最突出的特點是流動性較好，保證了重力鑄造的質量和良品率，在潔具行業(yè)具有良好的應用前景。

寧波博威合金公司開發(fā)出一種低鈣易切削硅黃銅[7]，其化學成分為73.5%～78.4%Cu，3.0%～3.45%Si，0.001%～0.15%Ca，0.03%～0.3%稀土(RE)，其他元素0.015%～0.95%，余鋅。采用鈣、稀土元素替代元素鉛，可以在基體中形成均勻分布的含鈣化合物和稀土化合物，使得該硅黃銅的切削性能和耐應力腐蝕性能明顯提升，且抗氧化性能優(yōu)良。

海亮集團開發(fā)出一種含硅無鉛易切削黃銅[8]，其化學成分為80%～84%Cu，2.5%～5.0%Si，0.02%～0.1%As，余鋅。該黃銅的熱加工性能與日本C3771鉛黃銅相當，切削加工性能與日本C3604鉛黃銅相當，耐腐蝕性能優(yōu)于HPb59-1鉛黃銅，可用于生產加工對強度要求較高、形狀復雜的產品。

低鋅硅黃銅基本不含有毒元素，性能優(yōu)良，但其銅含量普遍在70%以上。高昂的成本及銅資源緊缺等諸多限制條件導致低鋅環(huán)保硅黃銅缺乏市場競爭力。同時，日本三菱伸銅株式會社在全球范圍內申請了專利保護，亦給低鋅硅黃銅的推廣和應用造成諸多限制。目前低鋅硅黃銅僅少部分應用于日本、澳洲和東南亞等海洋環(huán)境區(qū)域，主要替代成本更加高昂的青銅材料用于制造閥體和龍頭等產品。

1.2 硅鉍環(huán)保黃銅

與HPb59-1鉛黃銅相比，鉍硒系、鉍錫系、鉍鋁系等鉍黃銅具有良好的切削加工性能，但抗脫鋅腐蝕和耐應力腐蝕性能較差；低鋅硅黃銅具有良好的熱加工性能、鑄造性能和耐腐蝕性能，但切削加工性能較差。因此，國內外學者充分結合硅黃銅和鉍黃銅的性能優(yōu)點，開發(fā)出了Cu-Zn-Si-Bi系列黃銅。

寧波敖達金屬新材料有限公司開發(fā)出4個牌號的無鉛易切削耐腐蝕硅鉍黃銅，并已實現(xiàn)批量化生產[9]。這4個牌號分別為HSi60-1.0-0.8、HSi62-1.0-0.3、HSi62-0.4-0.3、HSi59-0.4-0.3,各牌號黃銅中的硅含量分別為0.6%～1.0%,0.8%～1.3%,0.25%～0.4%,0.4%～0.7%;鉍含量分別為0.6%～1.0%,0.2%～0.45%,0.3%～0.5%,0.3%～0.5%。此外，還添加了微量錳、鎳、錫、鋁等元素進行合金化。因組織中出現(xiàn)硬脆的γ相，該系列硅鉍黃銅的強度和硬度較高，適量硅和鉍又使得其鑄造流動性和熱鍛性較好。該系列硅鉍黃銅切削加工性能明顯優(yōu)于低鋅硅黃銅的，在電子、衛(wèi)浴水暖和汽配領域具有較好的應用前景。

上述硅鉍黃銅的硅含量普遍高于0.3%，且材料硬度較高，不利于生產過程中的切削和研磨拋光加工。鴻航金屬科技有限公司在這4種硅鉍黃銅的基礎上開發(fā)出低硅鉍黃銅[10]，該黃銅的硅含量低于0.3%，鉍含量為0.1%～0.6%，在降低基體硬度的同時又改善了切削性能，還可避免較高含量鉍在基體中的不連續(xù)網狀分布。

佛山市國鷗銅業(yè)[11]開發(fā)出一種易切削鍛造用無鉛硅鉍銅合金，其化學成分為57.5%～59.0%Cu，0.3%～0.4%Si，0.7%～1.2%Bi，0.05%～0.2%Fe，余鋅。添加少量鐵元素可以細化晶粒，但需避免造成拋光硬質點。該銅合金的切削、磨拋、電鍍性能優(yōu)異，適用于制造水暖零部件，目前已實現(xiàn)批量化生產。

劉伯雄[12]研究了不同硅含量(0.3%～1.0%)對某環(huán)保鉍黃銅組織的影響，發(fā)現(xiàn)隨著硅含量增加，黃銅中的β相比例升高，α相比例降低，其強度和切削加工性能得到提升。

ZHAO等[13]研究發(fā)現(xiàn)，添加鉍元素并對熔體進行電脈沖處理會對無鉛易切削硅黃銅的晶粒尺寸和組織均勻性產生較大影響：對鉍含量0.5%的硅鉍黃銅熔體進行30 s電脈沖處理，所得黃銅中的鉍顆粒尺寸由30 μm減小到5 μm，形狀由長條狀變?yōu)轭w粒狀，在α相及相界上的分布更加均勻；隨著脈沖電壓增加，β相由細針狀或長棒狀轉變成短棒狀，當電脈沖參數(shù)為電壓1 000 V，頻率8 Hz，時間30 s時，β相最為細小、均勻。

硅鉍黃銅雖然在一定程度上克服了鉍黃銅和硅黃銅的缺點，但仍存在較大的開裂風險，在使用前大都需要進行熱處理，這就導致現(xiàn)階段硅鉍黃銅的產量依然不高，其工藝性能還需進一步優(yōu)化。

1.3 硅磷環(huán)保黃銅

硅磷環(huán)保黃銅以地殼中含量豐富的硅、磷替代鉛、鉍等金屬，有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。磷在銅中的固溶度隨著溫度下降而迅速降低，室溫時幾乎為0，析出的磷與銅結合形成金屬間化合物Cu3P。在切削加工過程中，該化合物易切削破碎，從而使該銅合金表現(xiàn)出良好的切削性能。

日本三越金屬株式會社開發(fā)出BZ5硅磷環(huán)保黃銅[14]，其化學成分為75.5%Cu，3.0%Si，0.1%P，0.1%Pb，余Zn；棒材和鑄件的抗拉強度分別為600，430 MPa，斷后伸長率分別為28%，25%。BZ5黃銅含有Cu3P和富硅脆相，切削性能與鉛黃銅相當，流動性好，鍛造、鑄造等工藝性能良好，可用于飲用水系統(tǒng)五金件的批量化生產。

許躍等[15]開發(fā)出65Cu-3Si-0.1P和65Cu-1Si-0.1P兩種新型無鉛硅磷黃銅，其基體中含有由多種元素組成的復雜化合物。這些化合物與鉛類似，具有脆性，可起到切削斷屑作用，從而提高切削加工性能。65Cu-1Si-0.1P黃銅的塑性遠好于65Cu-3Si-0.1P黃銅的。

何孔高等[16]采用正交試驗設計方法，率先將稀土與硼-鋯復合變質技術應用于硅磷黃銅，配合時效熱處理工藝，開發(fā)出了高性能、低成本的無鉛易切削高強耐蝕硅磷黃銅，其化學成分為59%Cu，3.0%Si，2.7%P，0.2%Ni和35 %Zn。該黃銅已實現(xiàn)小批量試產，可應用于電子、水暖衛(wèi)浴、儀器儀表、家用電器等相關領域，是鉛黃銅的理想替代材料之一。

九牧廚衛(wèi)開發(fā)出一種含磷易切削硅黃銅并進行了批量化試產[17]，該硅黃銅的化學成分為61%～64%Cu，0.5%～1.0%Si，0.4%～1.0%Al， 0.15%～0.6%P，0.1%～0.15%Pb，0.01%～0.3%Ni，0.1%～0.5%(Mg+Sn)，余Zn。在其開發(fā)研究過程中，發(fā)現(xiàn)當磷含量為0.15%時，Cu3P主要分布于α和β相界上，起到改善切削性能的作用；當磷含量大于0.6%時，Cu3P以網狀或連續(xù)薄膜狀分布于晶界上，導致銅合金產生熱脆和冷脆特性，同時還會出現(xiàn)鑄造疏松缺陷而影響組織致密性。因此，需將該硅磷黃銅中的磷含量控制在低于0.6%。

硅磷環(huán)保黃銅具有良好的鑄造性能和切削加工性能，但耐脫鋅腐蝕性能較差，脫鋅層深度隨著磷含量增加而明顯增加，如ZCu62Si0.6Al0.4硅黃銅的平均脫鋅層深度為252.3 μm,當添加質量分數(shù)0.15%，0.60%的磷后，平均脫鋅層深度分別增至316.2，465.5 μm。這是由于Cu3P大多分布于相界或晶界上，產生了數(shù)量眾多的微型原電池反應，從而加快了銅合金的腐蝕。硅磷環(huán)保黃銅目前主要應用于對耐腐蝕性能要求不高的中低端衛(wèi)浴產品上。為了擴大其應用范圍，需要在提高耐腐蝕性能及鑄造收縮性能等方面開展更加深入的研究。

1.4 硅錳環(huán)保黃銅

錳黃銅因具有優(yōu)異的鑄造性能、力學性能和耐海水腐蝕性能而廣泛應用于螺旋槳、軸承套、閥門等產品上。九牧廚衛(wèi)率先將硅黃銅和錳黃銅相結合，開發(fā)出JM1和JM2兩種易切削硅錳黃銅[18]，并批量將其應用于五金龍頭和閥門的生產制造中。JM1硅錳黃銅的化學成分為60%～64%Cu,0.6%～1.0%Si, 0.2%～1.0%Al, ≤0.15%Pb, 0.2%～0.3%Mn, 0.01%～0.25%P, 0.01%～0.25%Mg, 0.01%～0.1%Sn,余Zn;JM2硅錳黃銅則在此基礎上將錳含量提高到了0.4%～0.5%。

以JM1硅錳黃銅為例對顯微組織進行說明。JM1硅錳黃銅的基體組織為β相+少量呈針狀、小塊狀的α相+黑色顆粒狀化合物+塊狀Mn-Si化合物。錳在黃銅中有兩種存在形式：一是少量固溶于β相以改善β相的鑄造收縮性能，并提高黃銅的強度和硬度；二是與硅形成彌散分布的Mn-Si化合物以改善黃銅的切削性能。硅錳環(huán)保黃銅的耐脫鋅腐蝕性能優(yōu)于HPb59-1鉛黃銅的，其脫鋅層深度小于150 μm，相對切削效率最高可達到HPb59-1鉛黃銅的90%，是鉛黃銅理想的替代材料。

1.5 其他環(huán)保硅黃銅

PUATHAWEE等[19]研究了一種無鉛易切削硅錫環(huán)保黃銅，其化學成分為58.7%～60.3%Cu，0.6%Sn，0.5%～3.0%Si，余鋅。當硅含量為0.5%時，該銅合金的硬度為123.4 HV，硅含量越高，其硬度越高。與單獨添加硅相比，同時添加錫和硅時組織中的β相含量更高，γ相分布更為均勻，銅合金硬度更高，更有利于進行切削加工。

汪盼等[20]通過在硅黃銅中添加一定量的鎳，制備了環(huán)境友好型硅鎳黃銅，添加鎳元素可以明顯改善硅黃銅的耐脫鋅腐蝕性能，鎳含量為0.3%的耐脫鋅腐蝕性能好于鎳含量0.1%和0.5%的，平均脫鋅層深度小于400 μm。

董晟全等[21]設計了一種低成本耐蝕易切削硅鎂黃銅，其化學成分為60.0%～62.0%Cu，0.5%～1.0%Si，1.5%～2.0%Mg，2.0%～2.4%Al，0.05%～0.1%Ti，余Zn。該銅合金的室溫抗拉強度達522 MPa，脫鋅層深度約為131 μm, 螺旋流動長度約為93 cm，切削性能與HPb59-1鉛黃銅相當。

彭鋒等[22]開發(fā)出一種無鉛易切削硅鈣黃銅，其組成為57.0%～65.0%Cu， 0.1%～2.0%Si，0.3%～2.5%Ca，0.2%～2.0%Mg，0.01%～0.5%Al，0.01%～0.3%La-Ce合金(40%Ce)，0.01%～2.0%X，余Zn；X為鐵、磷、錫中的一種或多種。該黃銅合金添加了環(huán)保且儲量豐富的硅和鈣，未添加鉍、銻和鎳等昂貴金屬，生產成本較低，同時具有較高的切削性能、耐蝕性能、熱加工性能和力學性能，可廣泛應用于水龍頭配件等。

黃勁松等[23]設計了一種無鉛易切削硅石墨黃銅，其化學成分為58.0%～62.0%Cu，0.1%～3.5%Si，0.1%～3.5%石墨，余Zn。硅和石墨價格便宜，可顯著降低生產成本，同時該黃銅的熱塑性非常好，熱擠壓比達80以上，無冷脆現(xiàn)象。

總體來說，目前環(huán)保硅黃銅合金化研究主要集中在降低成本，提高切削性能和耐腐蝕性能等方面。雖然已相繼開發(fā)出硅鎳黃銅、硅鎂黃銅、硅鈣黃銅以及硅石墨黃銅等新型環(huán)保硅黃銅，但這幾種材料均存在一定應用瓶頸，如硅鎳黃銅原料成本高，硅鎂黃銅和硅鈣黃銅存在鑄造疏松缺陷及成分管控難題，硅石墨黃銅熔煉制備困難等，需要進行進一步優(yōu)化提升才能真正投入到實際生產中。

2 環(huán)保硅黃銅的變質處理

SADAYAPPAN等[24]對化學成分為14%Zn，4.5%Si，余Cu的低鋅硅黃銅進行了不同的變質處理，發(fā)現(xiàn)添加Cu-50%Zr合金后，低鋅硅黃銅的晶粒度為6.8級；添加Cu-9%Zr-9%Mg合金后，低鋅硅黃銅的晶粒度為4.5級；添加美國Desofin晶粒細化劑后，黃銅晶粒度達到4.5級；而Cu-2%B合金或德國FKM2000晶粒細化劑對低鋅硅黃銅幾乎沒有晶粒細化作用。

OISHI等[25]在Cu-10Zn-2Si黃銅中添加了鈷元素，發(fā)現(xiàn)微量鈷的添加有助于產生析出相，從而阻止晶粒長大； 而添加質量分數(shù)0.1%的鈷后，該黃銅的晶粒尺寸接近1.6 μm，抗拉強度為558 MPa，屈服強度為438 MPa，斷后伸長率為36.8%，強度和塑性更為平衡。

龐晉山等[26]以硅代替鉛，經過稀土和硼變質處理制得一種環(huán)境友好型硅黃銅，其切削性能達到HPb59-1鉛黃銅的80%，且變質處理后γ相由沿著β相呈網狀分布形貌轉變?yōu)榫鶆蚣毿〉念w粒狀，顯微硬度明顯降低。

汪小霞[27]設計了成分為59.0%Cu，3.0%Si，0.3%P，0.2%Ni，余Zn的環(huán)保型無鉛硅黃銅，并研究了稀土、硼和鋯對其組織的細化作用，結果發(fā)現(xiàn)添加0.01%B變質處理的細化效果最好，γ相為均勻細小球狀顆粒，硅黃銅的力學性能得到提高。

陳洲等[28]設計了成分為63%Cu，3%Si，0.05%～0.1%P，0.02%～0.04%Mg，余Zn的硅黃銅，研究了鋯對其耐腐蝕性能的影響,結果發(fā)現(xiàn)添加0.007%的鋯可提高該黃銅的極化電阻，減小腐蝕電流，從而顯著提高在CuCl2溶液中的耐脫鋅腐蝕性能。

環(huán)保硅黃銅變質處理的主要目的是改變γ相的形貌和分布。通過添加變質劑，β相基體上的γ相由不均勻分布的粗大星花狀轉變成彌散分布的顆粒狀，進而改善黃銅的切削加工性能。目前國內外對硅黃銅變質處理的研究主要集中在中間合金細化劑變質處理，而對粉狀鹽類細化劑的變質處理研究不夠充分，這與國內主流銅材廠及衛(wèi)浴制造企業(yè)在一次熔煉及銅錠二次重熔過程中大都采用粉狀鹽類細化劑的生產現(xiàn)況發(fā)生明顯脫節(jié)。鑒于粉狀鹽類細化劑具有低成本及低溫易添加等優(yōu)點，粉狀鹽類細化劑的作用機理、中間合金與粉狀鹽類復合變質處理技術可作為硅黃銅變質處理的重要研究方向。

3 結束語

環(huán)保硅黃銅是鉛黃銅最為理想的替代材料，目前針對硅黃銅的研究已取得一定成果，已開發(fā)出低鋅硅黃銅、硅鉍黃銅、硅磷黃銅和硅錳黃銅等系列環(huán)保黃銅，并在中國、日本等海洋環(huán)境區(qū)域得到推廣應用。研究人員應從原料成本、產品定位、加工條件以及性能等方面綜合考慮，選擇匹配的環(huán)保硅黃銅進行技術開發(fā)及應用，如低鋅硅黃銅適用于成本接受度高，對耐海水腐蝕性能有苛刻要求的沿海區(qū)域；硅鉍黃銅適用于加工量大，對應力腐蝕性能要求不高的環(huán)境；硅磷黃銅和硅錳黃銅的成本及加工性能相當，但硅磷黃銅的拋光性能更好，硅錳黃銅的強度和耐腐蝕性能更突出。為了持續(xù)推進并實現(xiàn)環(huán)保硅黃銅在衛(wèi)浴給水管道系統(tǒng)零部件領域對鉛黃銅的有效替代，未來研究方向應集中于以下幾個方面：

(1) 通過低成本、多組元合金化設計降低硅黃銅的生產成本。硅黃銅的銅含量普遍高于鉛黃銅，且為了保證其切削性能和耐腐蝕性能，大都添加了鉍、鎳和錫等價格較為昂貴的金屬，因此如何使用廉價的磷、鎂、錳等達到相同的切削和耐蝕效果是重要的研究方向。

(2) 拓寬硅黃銅性能研究領域。現(xiàn)有環(huán)保硅黃銅的性能研究多集中在顯微組織、力學性能、切削加工性能和耐脫鋅腐蝕性能等方面，對宏觀組織、鑄造收縮和流動性的研究略顯不足。開發(fā)出低凝固收縮、低澆注溫度以及流動性能優(yōu)異的環(huán)保硅黃銅，并將其應用于龍頭本體、閥體的鑄造生產，提高其綜合良品率，也是目前環(huán)保硅黃銅應用的迫切需求。

(3) 加強硅黃銅變質處理的研究。硅黃銅組織通常以β相為主，由于合金設計的差異，還會伴隨有少量的α相、γ相、κ相，有時也會產生少量的Cu3P、Mn-Si、Cu2Mg等金屬化合物。因此，進一步研究硅黃銅的變質處理方法，如中間合金與粉狀鹽類復合變質處理技術，使得析出相及金屬化合物呈細小顆粒狀彌散分布，對于提高硅黃銅的塑性和耐腐蝕性能有重要意義。