一种抗变色多元镍锡黄铜合金及其制备方法技术

一种抗变色多元镍锡黄铜合金及其制备方法，该合金的质量百分比组成为：Cu 70.0～75.0％，Al 0.1～0.6％，Ni 0.5～1.3％，Sn 0.7～1.5％，Si 0.02～0.2％，Mn 0.05～0.20％，该合金还含有总含量0.015～0.03％的Cr 0.003～0.01％，B 0.003～0.01％，RE 0.005～0.015％，其余为Zn。其是通过熔炼及铸造、热轧、初轧、一次中间退火、酸洗、精轧、低温退火处理等加工处理后得到该材料。本发明专利技术具有较高的强度、耐磨损和耐腐蚀性，可以广泛的应用于铜基装饰材料及水管等铜基零部件。

Anti tarnish multicomponent nickel tin brass alloy and preparation method thereof

An anti tarnishing multiple nickel tin brass alloy and its preparation method, the percentage composition of the alloy composition is: Cu 70 ~ 75%, 0.1 ~ 0.6% Al, Ni 0.5 ~ 1.3%, 0.7 ~ 1.5% Sn, Si 0.02 ~ 0.2%, 0.05 ~ 0.20% Mn, the alloy also contains the total content 0.015 ~ 0.03% Cr 0.003 ~ 0.01%, 0.003 ~ 0.01% B, RE 0.005 ~ 0.015%, the rest is Zn. It is through melting and casting, hot rolling, rolling, an intermediate annealing, pickling, rolling, annealing temperature etc. after processing the materials. The invention has the advantages of high strength, wear resistance and corrosion resistance, and can be widely applied to copper based decorative materials, water pipes and other copper based components.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗变色多元镍锡黄铜合金及其制备方法，属于有色金属加工领域。
技术介绍
建筑装饰具有两大基本功能：其一是美化生活环境，为人类创造一个舒适的生活空间；其二是对建筑构件起保护作用。伴随着社会的进步，经济和科学的发展，新型金属装饰材料制品不断的涌现出来，并以其优越的使用性和高科技含量的功能性促进了建筑业的发展。金属装饰材料主要有钢材、铜材、铝材及其合金材料，其中铜材具有特殊的美观性能及导电功能特性，尤其是黄铜合金的金黄色，具有黄金色泽，广受消费者青睐，与此同时铜基金属材料在国外已成为主流装饰材料。随着人民生活水平的提高，在国内也将逐步成为主流的金属基装饰材料。由于地球环境的复杂多变，建筑装饰用金属材料在不同的环境条件下使用，都会遭受到不同程度的腐蚀，严重影响着建筑物的使用寿命和人生安全。因此，新型金属装饰材料制品的耐腐蚀性、抗变色耐久性(即使用寿命)以及材料的环保性得到建筑师和社会的广泛关注。目前国内市场上的铜基装饰材料主要有紫铜、黄铜和白铜等铜合金材料。紫铜具有赤红色金属光泽、优异的加工性能及延展性，常作为室内大型美观件的装饰材料，但其在人工汗湿环境中易氧化变色，耐蚀性较差，尤其是在南方潮湿的梅雨季节中易发生氧化变色，市场应用领域受限；黄铜为二元合金，具有黄色金属光泽，在建筑装饰中大量用于结构件及外观装饰件，约占铜基装饰材料应用市场的40％，但黄铜合金中的锌含量达30％左右，在潮湿的空气中将发生脱锌腐蚀，出现氧化黑丝黑点，会大大降低装饰件的美观特性，因此，国内外为了提高黄铜合金的耐蚀性能，在合金中添加微量的Sn元素，抑制黄铜脱锌腐蚀，开发出了具有“海军黄铜”之称的锡黄铜。但由于常规装饰材料的厚度从6～20mm不等，而国内锡黄铜带均采用水平连铸生产，经水平连铸生产锡黄铜合金组织粗大，难以达到半连续+热开坯的均匀细小组织，因此锡黄铜合金在装饰应用领域难以推广和产业化生产；白铜为Cu-Ni、Cu-Ni-Zn或BFe10-1-1合金等，具有较好的耐蚀特性，目前在海水淡化工程等领域中有较好的应用前景，但其含有高含量的镍元素，价格昂贵，加之其外观为白色，与金黄色黄铜基合金相比，受市场追捧度低，难以满足高端市场要求；然而由于常规的铜基装饰材料抗变色性、耐蚀性及成本优势难以满足市场发展需求，需开发新型的铜基装饰材料。目前国内外提高铜基装饰材料的抗变色性能主要从以下两个方面：一方面研究表面涂层处理技术，对表面进行处理，从而提高其抗变色性能及耐蚀性能，但其会掩盖金属光泽，为非最优选择；另一方面研究新型耐蚀铜基材料，并使材料的颜色与黄金相似，同时兼具良好的抗氧化和耐腐蚀性、优良的塑性、良好的冷热加工成型性，另加之全球经济疲软，需开发新型的低成本合金来满足装饰材料的需求，因此开发出低成本高抗变色的新型铜基装饰材料，将具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是弥补现有铜基装饰材料综合性能及成本上的不足，在常规二元黄铜合金的基础上，添加少量的Si、Ni、Al、Sn、Mn等元素，以提高材料的强度、抗变色能力及耐磨损性能，保持较好的金黄色光泽，并在此基础上添加微量的Cr、B、RE合金元素提高合金的金色度，获得具有金黄色光泽的铜基合金，且对内部组织结构进行改善，提高材料的耐磨耐蚀性能，以期得到一种抗变色耐磨的多元镍锡黄铜合金。为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种耐磨抗变色多元镍锡黄铜合金，它含有如下重量百分数的化学成分：Cu70.0～75.0％，Al0.1～0.6％，Ni0.5～1.3％，Sn0.7～1.5％，Si0.02～0.2％，Mn0.05～0.20％，其余为Zn。进一步的，该合金还含有Cr、B和RE，重量百分数分别为Cr0.003～0.01％，B0.003～0.01％，RE0.005～0.015％，总含量0.015～0.03％。所添加元素的作用：镍：主要与铜形成连续固溶体，其锌当量为负值，明显地扩大α相区，提高合金在汗湿环境中的耐蚀特性和合金的强硬度；高熔点镍元素的加入可增加熔体的熔点，进而提高合金的耐热温度。在普通黄铜合金中添加微量的镍元素，可保持较好的金黄色光泽；考虑到镍元素价格昂贵，优选为0.5～1.3％。铝：铝和铜能优先与介质中的氧结合生成保护膜，铝含量越高，其形成致密氧化膜越致密，可大幅度提高其抗变色能力；铝是黄铜基合金产生金色度的主要元素，但过量的铝会降低合金的抗变色性能；一般在黄铜中添加过量的铝会使组织粗大，一般铝含量小于1％，因此优选铝的含量为0.2～0.6％。锡：锡的作用与镍类似，能使铜从赤红色变成金黄色，保持较好的金黄色光泽；锡在黄铜中的主要作用时抑制脱锌，提高其抗蚀性，锡黄铜对海水、淡水都有相当强的抗蚀性，常用锡黄铜的含锡量一般不超过1.5％，否则合金的加工性能会下降，因此优选的锡含量为0.7～1.5％。硅：硅的锌当量系数高达10，可显著缩小α相区，硅为高熔点元素，在组织中作为形核质点存在，微量硅元素加入可显著细化晶粒，明显改善其综合性能，并由于独立的形核质点存在，可提高及耐磨损性能；硅是黄铜基合金产生金色度的另一主要元素；Si有提高合金金色度和抗变色性的能力，当合金中加入0.05％～2.50％Si时，对比不加Si的同样合金，在人工汗水中抗变色时间增加50％～100％；在同一加热温度下，抗变色时间增加50％；同时铝、锡、硅三元素之间的协调控制作用，可大幅度提高其高温稳定性和抗变色能力，且硅、铝、锡元素共同固溶到基体中，置换部分空位形成间隙固溶体，明显改善其金色度，三种元素的组合添加，可替代铟元素的作用，从而开发出新型的无铟仿金装饰材料；若是硅含量超过一定比例时，材料的加工性能会得到恶化；优选的硅含量为0.02～0.2％。锰：在铜中添加大量的锰元素主要起到固溶强化的作用，并且锰元素能显著提高黄铜在蒸汽中的抗变色能力，同时锰元素本身也是一种强化耐磨相，尤其是与硼、铬元素的协同作用，形成一种耐磨损质点，使得材料的耐磨损特性得到大幅度改善。铬、硼、稀土元素：以上元素的加入可以细化晶粒，提高合金的强度、硬度及塑性，但硼含量≥0.1％时材料塑性下降，铬和稀土的添加均可以使合金具有特殊的金属光泽，三种元素的共同加入可以有效提高合金的抗脱锌腐蚀和抗变色能力，使材料具有良好的耐腐蚀性能，同时稀土元素还有净化溶体，改造熔体的流动性能，三种元素的共同作用要优于添加其中一种或两种元素。本专利技术还提供了上述抗变色多元镍黄铜合金的制备方法。一种抗变色多元镍锡黄铜合金的制备方法，包括以下工艺流程：a.按照重量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造；b.热轧；c.铣面；d.中轧；e.切边；f.中间退火；g.酸洗；h.精轧；i.低温退火；j.酸洗；k.拉弯矫直；l.分剪入库。步骤a中，采用非真空感应电炉进行熔炼，合金的加入顺序为：先加入铜(Cu)，熔化后，再加入纯铝(Al)、镍(Ni)、硅(Si)、铜锰合金(Cu‐Mn)，再在低温1120～1160℃下加入锌(Zn)，待全部融化后加入铜硼(Cu‐B)合金、铜铬合金(Cu‐Cr)、纯锡(Sn)，成分化验合格后加入0.5‰磷铜合金(Cu‐P)脱氧和稀土净化溶体，使用煅烧木炭覆盖；所述熔炼的温度为1140～1170℃，铸造温度控制在1090～1140℃。步骤b中，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗变色多元镍锡黄铜合金，其特征在于：它含有如下质量分数的化学成分：Cu 70.0～75.0％，Al 0.1～0.6％，Ni 0.5～1.3％，Sn 0.7～1.5％，Si 0.02～0.2％，Mn 0.05～0.20％，其余为Zn。

【技术特征摘要】
1.一种抗变色多元镍锡黄铜合金，其特征在于：它含有如下质量分数的化学成分：Cu70.0～75.0％，Al0.1～0.6％，Ni0.5～1.3％，Sn0.7～1.5％，Si0.02～0.2％，Mn0.05～0.20％，其余为Zn。2.根据权利要求1所述的抗变色多元镍锡黄铜合金，其特征在于：进一步的，该合金还含有Cr、B和RE，质量分数分别为Cr0.003～0.01％，B0.003～0.01％，RE0.005～0.015％，三种元素的总含量0.015～0.03％。3.权利要求1或2所述的抗变色多元镍锡黄铜合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a：按照重量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造；b：热轧；c：铣面；d：中轧；e：切边；f：中间退火；g：酸洗；h：精轧；i：低温退火；j：酸洗；k：拉弯矫直；l：分剪入库。4.根据权利要求3所述的抗变色多元镍锡黄铜合金的制备方法，其特征在于：采用非真空感应电炉进行熔炼，合金的加入顺序为：先加入铜，熔化后，再加入纯铝、镍、硅、铜锰合金，再在低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建立，马吉苗，刘峰，周玉萍，洪晴胜，李凌锋，王桂智，徐岳松，张晓龙，施幼波，张兵，
申请(专利权)人：宁波兴业盛泰集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33