一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種耐海水腐蝕的銅合金，各組成及其質量百分比為：Cu66?75%、Al0.1?0.8%、Sn0.01?0.2%、Ni 0.01?0.2%、Fe 0.5?1.5%、Y 0.001?0.2%、余量為Zn，熔煉后得到的組織為單相α相。還提供了上述耐海水腐蝕的銅合金的制備方法，按照質量百分比稱取各反應物質，其中Cu、Al、Sn、Ni、Fe、Zn為單質，Y為Cu?Y中間合金；將上述的物質加入到反應容器中，采用1000~1200℃的溫度熔煉2~5小時，冷卻后即為耐海水腐蝕的銅合金。本發(fā)明的耐海水腐蝕的銅合金耐海水長期腐蝕，加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，材料成型性好，成本很低。
【專利說明】
一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于冶金領域，涉及一種合金，具體來說是一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]錫黃銅具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，尤其具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性能，對海水、淡水都表現(xiàn)出相當強的抗蝕性，有“海軍黃銅”之稱，所以廣泛的應用在于海洋養(yǎng)殖、化工、電工、電力、航海、水下兵器、熱交換器、核電站等領域。但是錫黃銅中含錫量過多，會降低合金的塑性，而且合金有應力腐蝕破裂傾向。含錫量太少，耐腐蝕性能又差。為了提高錫黃銅的耐蝕能力，往往在黃銅中添加了少量的砷(As)元素，如傳統(tǒng)的錫黃銅HSn70-l，但是砷有劇毒，對環(huán)境構成威脅，且其耐蝕性能已經不能滿足現(xiàn)代各行業(yè)的需求，如何選取合適的錫含量，添加合適的合金元素，使得錫黃銅合金既耐海水腐蝕，同時具有一定的機械性能以便于加工，使用時不發(fā)生應力腐蝕斷裂，不能有鉛、砷等有毒元素等，成為全球范圍內的熱門課題。
[0003]專利(公開號CN200580026908.9)提供了一種改進的錫黃銅材料，成分范圍為62-91% Cu,0.01-4% Sn,余量為Zn，添加合金元素有As、Sb、Mg、P組合或者是Mn、S1、Ni等組合，同時嚴格限制如Fe等雜質含量。為提高黃銅的耐蝕性，合金中采用了添加0.02-0.25%質量百分比的As或者其它元素，實際上還是沿用加As的路線，同時搭配加上相對較高的其它元素來提高材料的耐蝕性能，沒有完全解決有毒As元素的問題，同時對黃銅冶煉中很難避免的鐵雜質含量進行限制，增加了熔煉的成本。
[0004]專利申請(申請?zhí)?01410194408.7)提出采用一種漁網用耐蝕黃銅材料，具體成分*:Cu58-75%、Sn0.4-1.8%、Si0.2-0.5%、Bi0.2-0.5%、Pb ( 0.004%^Fe ( 0.003%^Cd (0.0005%、余量為Zn。為提高黃銅的耐蝕性，主要采取添加Bi和Sn元素，同時嚴格限制黃銅中鐵和鉛的含量來提高黃銅耐蝕性的目的。但是黃銅中添加Bi會增加材料的脆性，使得材料加工性能惡化;而311含量高則會增加材料成本，加工性能變差。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法，所述的這種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法要解決現(xiàn)有技術中的海水用耐蝕合金耐蝕性不佳、加工困難的技術問題。
[0006]本發(fā)明提供了一種耐海水腐蝕的銅合金，各組分的質量百分比如下所示:
Cu 66-75%,
Al 0.1-0.8%，
Sn 0.01-0.2%,
Ni 0.01-0.2%,
Fe 0.5-1.5%, Y0.001-0.2%,
Zn 余量;熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。
[0007]進一步的，所述的耐海水腐蝕的銅合金的各組分的質量百分比如下所示:
Cu70%，
Al0.6%,
Sn0.1%,
Ni0.1%,
Y0.05%,
Fe0.6%,
Zn余量，熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。
[0008]進一步的，所述耐海水腐蝕的銅合金組分中Ni和Sn的質量百分比滿足下面關系為最佳:[Sn]/[Ni]=0.90 ?1.2。
[0009]本發(fā)明還提供了上述的一種耐海水腐蝕的銅合金的制備方法，包括如下步驟:
1)按照質量百分比稱取各反應物質，其中Cu、Al、Sn、N1、Fe、Zn為單質，Y為Cu-Y中間合金；
2)將上述的物質加入到反應容器中，采用1000?1200°C的溫度熔煉2?5小時，冷卻后即為耐海水腐蝕的銅合金。
[0010]本發(fā)明通過微合金化設計，S卩加入微量的Y，對Sn、Ni含量進行適當?shù)呐浜希跍p少合金中Sn含量的同時，加入少量的Al以及控制組織為單相α相，來達到提高合金耐海水腐蝕的目的；同時由于加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，不會造成材料加工困難;對合金中不可避免的雜質Fe進行利用，反而增加了合金的耐蝕性;選用的合金元素為低成本的Al、Fe、Ni等，成本很低;合金中不含有毒元素鉛、砷，不會對環(huán)境帶來污染。本發(fā)明既提高了黃銅材料的耐蝕性，同時不損壞黃銅的其它性能。
[0011]本發(fā)明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發(fā)明是一種低成本的適合海洋工程用的耐蝕黃銅材料，尤其是適用于海水圍殖漁網用，通過合金化設計，既提高了合金的耐海水腐蝕性，同時具有強度高、加工性能好、耐海水沖刷的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步解釋說明，將有助于對本發(fā)明進一步的理解，本發(fā)明的保護范圍不受這些實施例的限定，本發(fā)明的保護范圍由權利要求書來限定。
[0013]
實施例1
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu70%、Al 0.6%、Sn 0.1%、Ni 0.1%、Υ 0.05%、Fe 0.6%，余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、N1、Fe、Zn為單質純金屬，Y用Cu_10%Y中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過450MPa，硬度HB 110，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為8μπι/
B ο
[0014]
實施例2 配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu66%、Al 0.1%、Sn 0.01%、Ni 0.01%、Υ 0.2%、Fe 0.6%，余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、附16、211為單質純金屬，￥用(:11-10%￥中間合金加入。熔煉后得到的組織為€[相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過400MPa，硬度HB 110，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為15μηι/a。
[0015]
實施例3
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu75%、Al 0.8%、Sn 0.01%、Ni 0.01%、Υ 0.1%、Fe 1%，余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、N1、Fe、Zn為單質純金屬，Y用Cu_10%Y中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過450MPa，硬度HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為12μπι/
B ο
[0016]
實施例4
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu70%、Al 0.4%、Sn 0.1%、Ni 0.12%、Υ 0.05%、Fe為1.5%，余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、附16、211采用單質純金屬，￥用01-15%￥中間合金加入。熔煉后得到的組織為€[相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過為450MPa，硬度為HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為12ym/a。
【主權項】
1.一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于各組分的質量百分比如下所示: Cu 66-75%, Al 0.1-0.8%, Sn 0.01-0.2%, Ni 0.01-0.2%, Fe 0.5-1.5%, Y0.001-0.2%, Zn 余量;熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于各組分的質量百分比如下所示: Cu70%， Al0.6%, Sn0.1%, Ni0.1%, Y0.05%, Fe0.6%, Zn余量;熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于:各組分及其質量百分比滿足下面關系:[311]/[祖]=0.90?1.2。4.權利要求1所述的一種耐海水腐蝕的銅合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)按照質量百分比稱取各反應物質，其中Cu、Al、Sn、N1、Fe、Zn為單質，Y為Cu-Y中間合金； 2)將上述的物質加入到反應容器中，采用1000?1200°C的溫度熔煉2?5小時，冷卻后即為耐海水腐蝕的銅合金。
【文檔編號】C22C1/03GK105908014SQ201610400674
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】劉新寬, 黃立龍, 陳洲, 梅品修, 劉平, 陳小紅, 馬鳳倉, 李偉, 何代華, 張珂
【申請人】上海理工大學