一种耐海水腐蚀的含钛低镍铜合金制造技术

本发明专利技术公开了一种耐海水腐蚀的含钛低镍铜合金，按质量百分比，该成分配方中合金元素Ｎｉ为２．０－４．０ｗｔ．％，Ｔｉ为１．２－２．３ｗｔ．％，Ｆｅ为１．２－１．８ｗｔ．％，Ｍｎ为０．８－１．５ｗｔ．％，Ｓｉ为０．１－０．２ｗｔ．％，不可避免杂质含量总和小于等于０．５ｗｔ．％，余量为Ｃｕ。本发明专利技术的耐海水腐蚀铜合金材料具有以下优点：与目前广泛应用的ＢＦｅ１０－１－１铁白铜（该合金含１０ｗｔ．％Ｎｉ）相比，元素Ｎｉ的含量显著降低，综合成本低，而耐海水腐蚀性能相当；与铁白铜相比，在基本元素含量相近情况下，含Ｔｉ铜合金的强度明显提高；与铁白铜相比，在基本元素含量相近情况下，含Ｔｉ铜合金耐海水腐蚀性能显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐海水腐蚀含钛、低镍的铜合金材料。
技术介绍
铜合金由于导热性能好，且产生的铜离子能够杀死微生物，防止海洋生物堵塞铜 合金管，因此是舰艇、核电站、海水淡化工程等众多与海洋相关的领域中应用于冷凝管等换 热产品的最佳材料。目前，耐海水腐蚀铜合金主要有白铜如BFe30-l-l、BFelO-I-I和黄铜 如HSn70-l、HA177-l，白铜由于性能相对较好，因此应用最为广泛。白铜分为普通白铜以及 铁白铜、锰白铜、锌白铜和铝白铜，主要以Cu-Ni合金为基础加入不同的其它元素如铁、锰、 锌、铝等形成，如铁白铜合金是在Cu-Ni合金的基础上加入少量的合金元素Fe和Mn，已有研 究表明，各元素对提高铁白铜的耐海水腐蚀作用机理如下镍的作用是通过Ni2+进入Cu2O点阵结构中，Cu2O可以容纳大量Ni2+而不发生结构变 化，M2+在Cu2O点阵中有两种存在方式一是占据Cu+空缺位置，增加膜的离子阻力 ’另一 种是直接替代Cu+，这时离子阻力不发生变化，但每次替代均导致一个正孔消失，使电子阻 力增加，故M的加入有益于提高铜合金的耐腐蚀性。添加少量的Fe也有益于提高铜合金的耐腐蚀性，主要有两种观点一种观点认为 Fe与基体形成致密、坚韧、结合牢固的含水氧化铁的腐蚀产物膜，这种化合物能够充当阳极 抑制剂；另一种观点是认为Fe具有与M相同的效应，能够掺杂到缺陷的Cu2O点阵中增加 腐蚀产物膜的阳极(离子)和阴极(电子)阻力。Mn能提高Cu-Ni合金的强度和冲击腐蚀的能力，特别是当Cu-Ni合金中铁含量低 时，Mn能弥补铁的作用，只是Mn的作用不如Fe的显著。当Cu-Ni合金加入Mn后，其中Ni 及Mn的氧化物均为离子型结构，Mn的氧化物标准自由能负于M的氧化物自由能。Mn比 Ni优先氧化，Mn2+的半径为0. 08nm，Ni2+半径为0. 06 0. 07nm。当Mn2+逃逸向海水时留下 的空位极易为M2+补充，从而提高合金的耐腐蚀性能。Si能提高Cu-Ni合金的强度和耐腐蚀性能，但含量高的情况下，会降低加工性能 和材料的塑性。目前，在各种耐海水腐蚀的铁白铜合金中，尚未见以元素Ti作为主元素添加的耐 海水腐蚀铜合金材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种高强度、高硬度且耐海水腐蚀的含钛、低镍铜合金，其特征在 于按质量百分比，该成分配方中合金元素Ni为2. 0-4. Owt. %，Ti为1.2-2. 3wt. %，Fe为 1. 2-1. 8wt. %，Mn为0. 8-1. 5wt. %，Si为0. 1-0. 2wt. %，不可避免杂质含量总和小于等于 0. 5wt. %，余量为 Cu。本合金的特点是基本元素构成的种类与铁白铜基本相同(均含Cu、Ni、Fe、Mn，但本 合金不含Zn)，但各元素含量有所不同(本合金Ni含量明显较低)，在此基础上加入了元素Ti。钛原子外层4s和3d电子的电离势很小，极易失去，因此钛是热力学很活泼的金属，其 平衡电位为-1. 63V，但在大气或水溶液中，钛表面会立即形成一层保护很好的氧化膜，并使 稳定电位远远的偏向正值，钛在25 °C的海水中稳态电位约等于+0. 09V,比锌、镉、铁、铝甚 至比在同一介质中的铜及铜合金为正。钛的钝化膜有非常好的愈合性，当钝化膜被机械破 损后能很快地弥合修复形成新膜。钛在水溶液中再钝化作用可在小于0. 1秒内完成。铜合 金在海水腐蚀中作为阳极，钛的加入可以促使铜合金钝化。同时，添加少量钛于Cu-Ni合金 中，还可借M3Ti沉淀硬化的作用获得更高强度和耐磨性的合金，效果比加铝、锡等更好。本专利技术的耐海水腐蚀铜合金材料具有以下优点1.与目前广泛应用的BFelO-I-I铁白铜(该合金含IOwt.%Ni)相比，元素Ni的含量显 著降低，综合成本低，而耐海水腐蚀性能相当；2.与铁白铜相比，在基本元素含量相近情况下，含Ti铜合金的强度明显提高；3.与铁白铜相比，在基本元素含量相近情况下，含Ti铜合金耐海水腐蚀性能显著提闻。附图说明图1为本合金(含1. 22%Ti)和BFelO-I-I合金在人工海水中均浸泡30天后测得 的极化曲线图。图2、3、4分别为本合金(含1. 39%Ti ^PBFelO-I-I合金在人工海水中浸泡lOmin、 168h、720h后的电化学阻抗图谱。图5为本合金(含1. 79%Ti)和BFelO-I-I合金在人工海水中均浸泡30天后测得 的极化曲线图。图6为BFelO-I-I合金的500倍腐蚀表面形貌扫描电镜图片。图7为BFelO-I-I合金的2000倍腐蚀表面形貌扫描电镜图片。图8为本合金的1000倍腐蚀表面形貌扫描电镜图片。图9为本合金的2000倍腐蚀表面形貌扫描电镜图片。具体实施例方式实施例1 一种含Ti铜合金，其成分按质量百分比为:2. 86%Ni, 1. 22%Ti，1. 25%Fe， 0. 86%Mn,0. ll%Si，余为Cu。该合金按传统的铜合金熔铸、轧制加工和热处理工艺形成板材， 通过电极化曲线判断其耐海水腐蚀性能，并在相条件下和BFelO-I-I进行对比，在人工海 水中均浸泡30天，其极化曲线如图1所示，由极化曲线中测得的各数据如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐海水腐蚀的含钛低镍铜合金，其特征在于：按质量百分比，该成分配方中合金元素Ｎｉ为２．０－４．０ｗｔ．％，Ｔｉ为１．２－２．３ｗｔ．％，　Ｆｅ为１．２－１．８ｗｔ．％，Ｍｎ为０．８－１．５ｗｔ．％，Ｓｉ为０．１－０．２ｗｔ．％，不可避免杂质含量总和小于等于０．５ｗｔ．％，余量为Ｃｕ。

【技术特征摘要】
一种耐海水腐蚀的含钛低镍铜合金，其特征在于按质量百分比，该成分配方中合金元素Ni为2.0 4.0wt.%，Ti为1.2 2.3wt.%， Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：余新泉，张强，张友法，陈锋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]