專利名稱：主要由銅構(gòu)成的金屬合金以及由該合金制造的馬蹄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種由銅構(gòu)成的金屬合金的應(yīng)用，該合金用于制造滾筒及鑄塊，最終用于馬蹄鐵的制造。
背景技術(shù)：
馬蹄鐵的歷史在文明起源之初便消失了。隨后的幾年隨著馬匹的馴養(yǎng)，人類發(fā)現(xiàn)馬蹄因為土地不同及其所從事的家務(wù)種類不同而出現(xiàn)了磨損。在石器時代，原始人開始設(shè)計了最初的馬掌釘，這增加了效益并避免了類似與瘸一類的問題。但是直到帝國時代，才開始普及馬蹄鐵，因為埃及人、希臘人、波斯人及后來的羅馬人均將馬蹄鐵用于戰(zhàn)馬身上。在古代世界中最著名的馬蹄鐵是被埃及人、希臘人和羅馬人所使用的被稱為“hiposd ndalos”的馬蹄鐵,它由一塊邊緣突起的烙鐵和通過一條繩索或一根皮帶所固定的三個環(huán)所組成。平原上的蒙古人和亞洲人，使用皮制的“calcetines”來裝備馬具。在日本，人們發(fā)明了在西班牙被成為“公騾的鞋子”的物品，即綁在蹄子上的用茅草或稻草編織的“籃子”。從公元前400年起，開始使用通過釘子固定的馬掌釘，這些釘子來源于日耳曼部落及凱爾特部落，這種馬掌釘逐漸被羅馬人所接受。從那時開始，帶有釘子的馬掌釘被全世界所普遍接受，直到今日仍在使用。必須使用30-80毫米長的釘子(盡管標準長度為50毫米)，在精確準備好蹄甲和馬蹄鐵的過程后準備應(yīng)用，將不會對動物產(chǎn)生任何不適。在歷史進程中，制作馬蹄鐵的材料也不總是相同的。歷史學(xué)家記載了在希臘和羅馬，由國王Ner0n及其妻子Popea的座駕所使用的hiposandalias (馬蹄鐵的前身)是由金和銀構(gòu)成的。從那時開始直到今天，我們找到了不同種類的制作馬蹄鐵的材料并進行試驗。在上世紀結(jié)束的時候我們找到了這種馬蹄鐵的真正解決方案。用于制造馬蹄鐵的材料出現(xiàn)了新品種(塑料、合金等)，以及對不同病理學(xué)種類的疾病的治療(硅、聚合物、可再生樹脂等)。盡管如此，目前應(yīng)用最廣泛的用于制造絕大部分馬蹄鐵的主要材料仍然是鐵。溫鐵，用于制造包鐵釘子，具有足夠的剛性，可在穿過蹄甲內(nèi)壁時不彎曲，還具有足夠的可塑性，可以自身彎曲多次而不折斷。由于其太過柔軟而不適合用于馬蹄鐵的制造。鋼制的鐵，根據(jù)其碳含量(在O. 2%到I. 7%之間)，可分為半溫、半硬和硬三類。鐵廠的鋼含有O. 2到O. 5%的碳。目前鋼制的鐵仍然是在馬蹄鐵制造中使用最多的材料，因為其在市場上容易找到而且價格更有 競爭性。在馬蹄鐵的磨損時展示出適當?shù)挠捕龋⒖梢赃m當吸收沖擊。還必須采取適當?shù)念A(yù)防措施來防止劇烈冷卻，因為在硬表面上過度增加其硬度和滑動量，將減弱其對震動的吸收。盡管鐵在馬蹄鐵的制造上顯示出很多優(yōu)勢，但也具有一些劣勢，主要是因為其過重的重量以及對高頻震動的吸收不佳，特別是在硬地上這種震動可能對牲畜產(chǎn)生不適，甚至在病理學(xué)上誘發(fā)例如骨(蹄)關(guān)節(jié)炎、舟骨綜合征、關(guān)節(jié)囊炎及腱鞘滑膜炎等疾病。所有馬具中在蹄甲處均存在真菌或細菌污染，在日常清洗工作中的任何疏忽都可能導(dǎo)致牲畜易受感染，這種自然感染可能會轉(zhuǎn)變?yōu)椴±韺W(xué)上無效的狀況；可能在體力、經(jīng)濟及競爭條件等方面因為明顯的并發(fā)癥而延誤若干個月。對這些影響的解決方法可能需要從提供銅馬掌釘?shù)臅r候突出銅鹽(硫酸鹽、汽油等)對鐵質(zhì)馬蹄鐵的應(yīng)用。另一方面，從醫(yī)學(xué)角度來看，意味著在蹄甲及其內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)中有多重震動，可描述為“低強度但同時重復(fù)的創(chuàng)傷”(完全震動)，而這與馬具的無效使用這一首要原因有著緊密的聯(lián)系，也就是說這影響到了牲畜的運動系統(tǒng)。鋁被用于其他金屬合金以增加持續(xù)能力。鋁由于其重量輕以及對震動的良好吸收能力而具有優(yōu)勢，此外對硬地有著良好的抓附能力。應(yīng)用于馬蹄鐵的制造的第一批鋁，因為與鐵銹中的氨成分有反應(yīng)而將角膜分解而具有劣勢，因此需要將鋁應(yīng)用于輕質(zhì)板(皮革或其他材料)中，從而將馬蹄鐵與蹄甲表面的直接接觸相分離。不含合金的鋁對于這項應(yīng)用 來說過于柔軟，因此目前使用不同的合金種類來增加馬蹄鐵的持續(xù)能力，知道馬掌釘與鐵制的馬蹄鐵能夠相互適應(yīng)。塑料、樹脂及其他材料具有輕重量及良好的吸附力及減震能力，但在某些硬地上的附著力很大，甚至對馬的關(guān)節(jié)的牽引力也很大。已經(jīng)有部分制造商解決了這方面的問題，他們插入不同硬度的塑料，因而在相同的馬蹄鐵上以一定滑動的方式提供了不同的柄。還存在使用不同金屬核心(鐵、鋁)的馬蹄鐵以及樹脂或聚氨酯的外部涂層，這些均在硬地上有著良好的抓附力以及良好的減震效果。應(yīng)該注意的是，第一次使用減震馬蹄鐵(包括鋁制馬蹄鐵)打掌的馬，在密集地面抓地時，需要有一段適應(yīng)期，以便馬匹學(xué)會蹄子不會滑動。因此第一次時將發(fā)現(xiàn)有巨大的磨損，但隨后的馬掌釘將逐漸變小，甚至在某些情況下比傳統(tǒng)馬掌釘更小(沒有videas)。在新材料種類被粉碎時應(yīng)了解這一細節(jié)。但是所有這些材料的主要劣勢在于其偏高的價格，這限制了他們在極特殊的情況下的使用。在這些“新材料”當中，我們應(yīng)該考慮最適合做模板的種類。為檢驗一塊模板的減震能力，必須進行一項試驗，使用鍛造錘子反復(fù)在砧上敲打，通過這種方式，我們可以看到抗沖擊的能力及減震能力。通常情況下，制作模板最適合的材料是具有不同厚度的皮革，但是這種材料目前并非普遍使用，因為隨著時間的流逝及溫度的變化，皮革會減少其厚度，從而使其減震能力消失進而使馬蹄鐵消失。目前存在一些特別研發(fā)的減輕磨損程度的模板，特別會用在蹄甲后跟的馬蹄鐵的大部分面積上。這些設(shè)計優(yōu)良的馬蹄鐵可以伴隨后跟的移動而在后面區(qū)域打開或關(guān)閉。在目前市場上存在一些種類的硅，從由于其酸性及應(yīng)用難度(干燥時間過快)而不推薦使用的晶體硅，到使用特殊噴槍來應(yīng)用兩種元素的硅，存在不同持續(xù)能力及彈性的硅。所有這些硅均表現(xiàn)出“凝結(jié)”的時間過短以及催化溫度不高，這使得硅適合用于馬蹄鐵，此外出于不同的病理學(xué)的需要，應(yīng)在蹄甲(或者蹄甲的不同區(qū)域)上分配合理的重量以及在踩踏時有良好的減震效果及舒適性。在這些類型中，發(fā)現(xiàn)牙醫(yī)用于制造假牙的硅最為適宜，同時還可以用于在蹄甲特定部分承擔(dān)重量。馬蹄鐵的國際市場基本上由鐵、鋁及最近新興的塑料材料構(gòu)成；其中在高強度體育運動的材料使用上，塑料材料已逐漸取代鋁的用途。市場分布為鐵占98%、招占1%以及改良塑料占1%。目前有許多馬蹄鐵制造廠，其中最突出的是瑞典品牌MUSTAD，在阿根廷有一家代表處，而阿根廷是制造精良的鋼制及鋁制馬蹄鐵的少數(shù)幾個國家之一，并且不僅僅在國內(nèi)銷售，在國際市場也具有強大的競爭力。通過在布宜諾斯艾利斯省Tres Arroyos的工廠，Mustad工廠主要生產(chǎn)招制馬蹄鐵，直接出口到18個國家南方共同市場、智利、玻利維亞、哥倫比亞、秘魯、墨西哥、土耳其 及美國，然后通過美國再銷往荷蘭、法國、西班牙、意大利及斯坎迪納維亞國家。眾所周知，銅及其合金具有除菌和殺滅真菌的屬性，可以阻止馬本身自帶的細菌和真菌的增殖。同樣使用這種材料可以減輕低強度的創(chuàng)傷，因此從制作馬蹄鐵所使用的純銅開始，已經(jīng)對含銅百分比不同的合金進行研究。在這個意義上，2000年5月9日出版的US6059043號專利文件，發(fā)明人為盧西亞諾薩烏里尼，標題為“馬的鞋子”，描述了銅制馬蹄鐵，與潮濕的銅的硫酸鹽相接觸，這種硫酸鹽是在真菌預(yù)防和處理方面非常重要的化學(xué)物質(zhì)。這種馬蹄鐵可以吸收被夾住的動物說產(chǎn)生的震動。但是這種100%銅制的馬蹄鐵，沒有強度而且加熱時將會破碎，從而對馬蹄造成傷害，此外因為這種情況還會引發(fā)其他缺陷。因此必須要使用一種含有銅合金的馬蹄鐵，來承受足夠的強度，對熱量具有可延展性，并能夠適當承受馬蹄產(chǎn)生的震動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種主要由銅及其他材料構(gòu)成的金屬合金，可用于滾筒和鑄塊的制作，并可用于馬蹄鐵的制作，這種合金可以在低于鐵、鋼、青銅和純銅的熔點的溫度一次成形；在熱鑄造過程中表現(xiàn)良好且具有柔軟性；能承受冷變形，具有良好的可延展性和可塑性；對腐蝕有良好的抵抗性；具有防菌和殺滅真菌的特性，能夠防止馬自身的細菌和真菌的增殖；由于使用了銅，所以具有吸收如“完全震動”的沖擊的特性，在馬的關(guān)節(jié)處減輕震動的效果。研究的最初結(jié)論得到了之前在馬具中使用銅合金的馬蹄鐵相同的優(yōu)勢，但影響到馬具的一個問題是侵蝕蹄甲的真菌增殖，進而對馬匹的移動和生命產(chǎn)生影響，因為這些馬具會在馬自身排泄的有機物如糞便或尿液等的碎屑或潮濕的稻草上停留，而這些糞便或尿液容易因為微生物的作用而造成蹄甲腐爛。而使用銅合金的馬蹄鐵，其自身將發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生銅鹽，通過與微生物直接接觸的細菌、真菌等而產(chǎn)生的作用，對于防止蹄甲腐爛十分有效。綜上所述，為得到使用銅合金的確切結(jié)果，同來自食品營養(yǎng)與技術(shù)學(xué)院(INTA)的Procobre合作進行了另一項關(guān)于在蹄甲處使用銅合金馬蹄鐵的抗菌性的傳染病理學(xué)研究。


圖I展示的是含有本發(fā)明合金的馬蹄鐵的前視圖。圖2展示的是含有本發(fā)明合金的馬蹄鐵的后視圖。
具體實施例方式這項研究由兩份草案組成，接下來詳細概述草案I病原植物群的隔離及特性。非病原植物群的隔尚及特性。病原體和自然菌群體外的銅硫酸鹽的敏感度的測定。梭桿菌地下莖的質(zhì)粒的測定。草案2 使用合金打掌與未使用合金打掌的牲畜的病原植物群與非病原植物群的比較使用合金打掌與未使用合金打掌的動物組織及血清的銅含量測定使用合金打掌與未使用合金打掌的動物的醫(yī)學(xué)跟蹤細菌學(xué)研究共獲取了 20份用鐵打掌(100%)的馬蹄甲樣本以及20份用銅(100%)及銅/鋅合金(85/15% )打掌的馬蹄甲的樣本。這40份樣本在特殊環(huán)境中培養(yǎng)，以用于需氧微生物及厭氧微生物的測試。微生物的測試結(jié)果顯示，使用銅(純銅或合金)打掌的馬蹄甲與使用鐵打掌的馬蹄甲在微生物出現(xiàn)時幾乎沒有區(qū)別。隨后對40份馬蹄甲樣本進行鑒定，其中20份樣本為用鐵打掌的，9份為含銅85. 15%的合金打掌的，另外11份為用100%銅打掌的。結(jié)果顯示，在一般情況下，在用鐵打掌的馬蹄甲樣本中，發(fā)現(xiàn)偏高的細菌總數(shù)及多種微生物細菌的頻繁出線，包括需氧微生物群及厭氧微生物群。而用銅打掌的馬蹄甲樣本的不同之處是細菌總數(shù)偏低且只有少數(shù)幾種細菌被發(fā)現(xiàn)。詳細來說，關(guān)于發(fā)現(xiàn)的潛在致病菌，有以下幾種厭氧微生物壞死細梭桿菌在樣本中未發(fā)現(xiàn)。梭狀芽孢桿菌梭狀芽孢桿菌分別在一個試驗樣本及一個控制樣本中發(fā)現(xiàn)。桿菌桿菌分別在一個試驗樣本及一個控制樣本中發(fā)現(xiàn)。關(guān)于厭氧微生物，減少并確認了 24家系。需氧微生物β -溶血性鏈球菌在兩個類別中均未發(fā)現(xiàn)該致病菌。金黃色葡萄球菌用鐵打掌的類型中未發(fā)現(xiàn)該致病菌。腸桿菌科細菌在用鐵打掌的100% (20/20)樣本中發(fā)現(xiàn)有若干個細菌種類，包括Ε.大腸桿菌、克雷伯氏菌、腸桿菌，弗勞地枸櫞酸桿菌及變形。相反地在用銅打掌的15%(3/20)樣本中僅發(fā)現(xiàn)少數(shù)腸桿菌科細菌的存在。芽孢桿菌在用鐵打掌的馬的樣本中，有75% (15/20)樣本發(fā)現(xiàn)有芽孢桿菌細菌群，而用銅打掌的馬的樣本中，僅發(fā)現(xiàn)45% (9/20)存在少量的該細菌群。III.細絲真菌和酵母菌在對所發(fā)現(xiàn)的細菌總數(shù)的有效成分中發(fā)現(xiàn)細絲真菌僅以近似比率(50% )出現(xiàn)，用鐵打掌的馬的細菌總數(shù)比用銅打掌的要偏高許多，因為用銅打掌的僅發(fā)現(xiàn)有少量細菌聚集。在兩組研究樣本中均未發(fā)現(xiàn)酵母菌。自然微生物群的識別仍在進行中，起初發(fā)現(xiàn)在用鐵打掌的種類中有較多數(shù)量而且種類不同的一系列細菌。組織和血清中的銅的測定關(guān)于銅含量的分析，在20個樣本(10個用銅打掌，10個用鐵打掌)中進行，結(jié)果如下血清樣本顯示在銅含量上無差異，也就是說用銅打掌的馬和用鐵打掌的馬的銅含 量的平均值分別為97. 5ug/dl和97ug/dl。在蹄甲樣本表面(屬于第二層)進行的分析顯示在銅的含量上有明顯區(qū)別。用銅打掌的馬，包括純銅及合金，顯示在蹄甲組織中銅的聚集量(270. 98mg/100g)明顯高于用鐵打掌的馬(14. 24mg/100g)。在蹄甲樣本深處(屬于第四層，在樣本表面下Icm處)進行的測定顯示用銅打掌的馬要更高(39mg vs. O. 86mg/100g),盡管在不同動物身上可能會有所變化。綜上所述，使用不同合金的特性如下表所示
權(quán)利要求
1.一種金屬合金，其特征在于，含有78. 5到88. 5 %的銅，10到20 %的鋅，O. 25到I. 75%的鋁，O. 05到O. 45%的錳以及O. 05到O. 45%的鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬合金，其特征在于，銅的最佳含量為83.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬合金，其特征在于，鋅的最佳含量為15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬合金，其特征在于，鋁的最佳含量為I%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬合金，其特征在于，錳的最佳含量為O.25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬合金，其特征在于，鐵的最佳含量為O.25%。
7.一種銅合金馬蹄鐵，其特征在于，含有78. 5到88. 5%的銅、10到20%的鋅、O. 25到I. 75%的鋁、O. 05到O. 45%的錳和O. 05到O. 45 %的鐵，可以用于制造溶解溫度低于鐵、鋼、青銅和純銅的鑄造型馬蹄鐵，具有防止細菌及真菌增殖的防菌和殺滅真菌的特性；并且在馬具連接處可以減輕震動效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，金屬合金的最佳含銅量為83.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，金屬合金的最佳含鋅量為15%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，金屬合金的最佳含鋁量為I%。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，金屬合金的最佳含錳量為O.25%。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，金屬合金的最佳含鐵量為O.25%。
13.一種金屬合金，其特征在于，含有78到88%范圍內(nèi)的銅，12到18%范圍內(nèi)的鋅，0.25到I. 75%的鋁以及O. 75到I. 25%的錳。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬合金，其特征在于，最佳含銅量為83%。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬合金，其特征在于，最佳含鋅量為15%。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬合金，其特征在于，最佳含鋁量為1%。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬合金，其特征在于，最佳含錳量為1%。
18.一種銅合金馬蹄鐵，其特征在于，含有78到88%的銅、12到18%的鋅、O. 25到1.75%的鋁以及O. 75到I. 25%的錳，可以用于制造溶解溫度低于鐵、鋼、青銅和純銅的鑄造型馬蹄鐵，具有防止細菌及真菌增殖的防菌和殺滅真菌的特性；并且在馬具連接處可以減輕震動效果。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含銅量為83%。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含鋅量為15%。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含鋁量為I%。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含錳量為1%。
23.一種金屬合金，其特征在于，含有78到88%的銅，12到18%的鋅以及I到3%的招。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬合金，其特征在于，最佳含銅量為83%。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬合金，其特征在于，最佳含鋅量為15%。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬合金，其特征在于，最佳含鋁量為2%。
27.一種銅合金馬蹄鐵，其特征在于，含有78到88%的銅、12到18%的鋅以及I到3%的鋁，可以用于制造溶解溫度低于鐵、鋼、青銅和純銅的鑄造型馬蹄鐵，具有防止細菌及真菌增殖的防菌和殺滅真菌的特性；并且在馬具連接處可以減輕震動效果。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的應(yīng)用，其特征在于，最佳含銅量為83%。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的應(yīng)用，其特征在于，最佳含鋅量為15%。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的應(yīng)用，其特征在于，最佳含鋁量為2%。
31.一種金屬合金，其特征在于，含有80到86%的銅以及2到32%的鋅。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的金屬合金，其特征在于，最佳含銅量為83%。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的金屬合金，其特征在于，最佳含鋅量為17%。
34.一種銅合金馬蹄鐵，其特征在于，含有80到86 %的銅以及2到32 %的鋅，可以用于制造溶解溫度低于鐵、鋼、青銅和純銅的鑄造型馬蹄鐵，具有防止細菌及真菌增殖的防菌和殺滅真菌的特性；并且在馬具連接處可以減輕震動效果。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含銅量為83%。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其特征在于，銅金屬合金的最佳含鋅量為17%。
全文摘要
本發(fā)明提供了了至少含有銅、鋅及鋁的金屬合金，此外還包含錳和鐵，用于制造具有如下特性的馬蹄鐵防止馬具自帶的細菌及真菌增殖，具有防菌和殺滅真菌的特性，并且在馬具連接處可以減輕震動效果，能夠吸收諸如“完全震動”的沖擊。
文檔編號C22C9/04GK102892286SQ201180020788
公開日2013年1月23日 申請日期2011年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者迭戈亞歷山大·瓦萊爾富恩特斯 申請人:克拉威瓦商業(yè)有限公司