一种环保耐腐蚀铜合金及其制备方法技术

一种环保耐腐蚀铜合金，其特征在于：该铜合金材料按重量百分比：Zn 33～35、Al 5.5‑6.5、Bi 1.1～1.2、Mg 0.5‑0.6，Se 0.1～0.15、B 0.001‑0.005、Mn 0.1～0.15、Li 0.1～0.25、Ca 0.1～0.15、Fe 0.1～0.15、稀土Sc+La+Ce 0.01～0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。依据本申请记载的测试方法得到屈服强度≥530MPa、抗拉强度≥620MPa、伸长率≥18.6%、平均腐蚀速率（mm/a）≥0.025。

An environmental corrosion resistant copper alloy and its preparation method

An environmental corrosion resistant copper alloy, which is characterized by: the copper alloy material according to the weight percentage: Zn 33~35, Al 5.5, 6.5, Bi 1.1 ~ 1.2, Mg 0.5 0.6, Se 0.1 ~ 0.15, B 0.001 ~ 0.005, Mn 0.1 ~ 0.15, Li 0.1 ~ The mass ratio of La and Ce is 7: 2: 1, and the inevitable impurity is less than 0.1 and the allowance is Cu. According to the test method described in this application, yield strength (> 530 MPa), tensile strength (> 620 MPa), elongation (> 18.6%) and average corrosion rate (> 0.025) are obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种环保耐腐蚀铜合金及其制备方法
本专利技术属于合金领域，特别提供一种环保耐腐蚀铜合金。
技术介绍
铅黄铜具有优良的易切削、力学、物理等性能，是广泛应用的一种铜合金，发达国家仅黄铜水管的使用率就高达90％以上。随着人类活动及工业发展，铅对环境的污染日趋严重，因此在工业生产中必须严格控制各种产品的铅含量。目前无铅黄铜的替代研究主要有铋黄铜和锑黄铜，但国内对铋黄铜的研究尚未形成自主知识产权。根据铋黄铜和锑黄铜的研究思路，结合我国国情选用资源丰富价格低廉的镁，从切屑形成的角度，对镁黄铜的可切削性等性能和微观组织进行了研究，获得了具有市场推广价值的又一新型无铅易切削镁黄铜，将获得巨大的社会效益和经济效益。黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜-锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜。黄铜具有优良的导电、导热性能、耐腐蚀性能和冷热加工性能,通常被加工为板材、管材、棒材、线材和型材等产品,广泛应用于国民经济的各个领域。黄铜管材主要应用于电力、船舶制造、海水淡化、卫生洁具、汽车制造等行业,管材种类包括冷凝管、波导管、卫浴管、汽车同步齿环管等。近年来,随建筑业的发展,以卫生洁具为代表的高端黄铜管的发展十分迅猛。由其是出口欧美、日韩等国家和地区的外贸卫浴管市场极为走俏。该产品已尺寸偏差、机械性能、表面质量为主要特点，加工难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有铜合金中重金属铅引发的对环境和人体健康的危害，本专利技术提供一种既不影响黄铜合金力学性能和切削加工性能，还能使耐腐蚀性能得到提高同时还符合环境保护和人们健康的无铅铜合金。本专利技术的另一目的旨在提供上述合金的制备方法。本专利技术的目的是通过下述方式实现的：一种环保耐腐蚀铜合金，其特征在于：该铜合金材料按重量百分比：Zn33～35、Al5.5-6.5、Bi1.1～1.2、Mg0.5-0.6，Se0.1～0.15、B0.001-0.005、Mn0.1～0.15、Li0.1～0.25、Ca0.1～0.15、Fe0.1～0.15、稀土Sc+La+Ce0.01～0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33.5～34.5、Al6-6.2、Bi1.15～1.18、Mg0.55-0.58，Se0.12～0.14、B0.002-0.004、Mn0.12～0.14、Li0.15～0.2、Ca0.12～0.14、Fe0.12～0.14、稀土Sc+La+Ce0.02～0.04、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33、Al5.5、Bi1.1、Mg0.5，Se0.1、B0.001、Mn0.1、Li0.1、Ca0.1、Fe0.1、稀土Sc+La+Ce0.01、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33.5、Al6、Bi1.15、Mg0.55，Se0.12、B0.002、Mn0.12、Li0.15、Ca0.12、Fe0.12、稀土Sc+La+Ce0.02、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn35、Al6.5、Bi1.2、Mg0.6，Se0.15、B0.005、Mn0.15、Li0.25、Ca0.15、Fe0.15、稀土Sc+La+Ce0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。上文记载的环保耐腐蚀铜合金的制备方法是：（1）原料准备：按目标铜合金产品成分进行合金配比配料；具体以纯铜、Cu-Zn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Bi中间合金、Cu-Mg中间合金、Cu-B中间合金，Cu-Mn中间合金、Cu-Ca中间合金、Zn-Fe中间合金为原料、Cu-RE中间合金为原料；Se、Li以金属单质的形式加入；其中，Cu-Zn中间合金中Zn质量分数为55-60％、Cu-Al中间合金中Al质量分数为66-68％、Cu-Bi中间合金中Bi质量分数为80-85％、Cu-Mg中间合金中Mg质量分数为69-71％、Cu-B中间合金中B质量分数为2.5％、Cu-Mn中间合金中Mn质量分数为38-40％、Cu-Ca中间合金中Ca的质量分数为64-66%、Zn-Fe中间合金中Fe占6-7%、Cu-RE中间合金中RE质量分数为10-30％；将称量的中间合金原料分别装入不同的小容器中，在预热设备中保持100-180℃的环境，将不同的小容器分批次加入预热；（2）熔炼：在真空感应炉中先加入粗铜后加入其它中间合金，带完全熔化之后加入占合金总重量0.8-1.2%覆盖剂，覆盖剂成分是Na4SiO4和CaF2，两种物质重量比为7∶1，将剩下低熔点原料Se、Li快速加入到感应炉炉底。（3）除渣和精炼：待步骤（2）的合金完全熔化时加入占合金总重量0.8-1%精炼剂，精炼剂成分是Na3AlF6和Na2B4O7和Na2CO3，三种物质重量比为4∶3∶1，搅拌合金液使其均匀，停止后捞出渣；（4）检验和浇铸：取样检测化学成分，合格后，转炉流至保温炉合金液对流搅拌；在200-300℃预热成型模具，且当温度为1000～1200℃时在气体保护性气氛下浇铸，浇铸速度为0.5-0.6Kg/s，得到铜合金铸锭半成品；（5）铜合金铸锭半成品加热到680-690℃保温2-3小时，随后以80-120℃/s的速度冷却，然后加热到360-370℃保温2-3小时，得到铜合金铸锭成品；（6）铸锭涂覆：首先对得到的铜合金铸锭成品进行超声波清洗，具体用超声波震荡清洗10～15min，取出后用去离子水中冲洗2-3次，去除铜合金铸锭表面的杂质，之后浸泡在5％～8％的硫酸中10～20min，然后用去离子水冲洗，后烘干；在含有0.2-0.3mol/L的Zr离子、含有0.1-0.2mol/L的P离子的电解液中进行电解处理，电解电流密度为60～70A/dm2，最终形成含有金属Zr和P的表面结构的且厚度为1-2mm涂层的环保铜合金最终产品。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金的制备方法是：其特征在于步骤（1）中，Cu-Zn中间合金中Zn质量分数为58％、Cu-Al中间合金中Al质量分数为67％、Cu-Bi中间合金中Bi质量分数为83％、Cu-Mg中间合金中Mg质量分数为70％、Cu-B中间合金中B质量分数为2.5％、Cu-Mn中间合金中Mn质量分数为39％、Cu-Ca中间合金中Ca的质量分数为65%、Zn-Fe中间合金中Fe占6.5%、Cu-RE中间合金中RE质量分数为10-30％。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金的制备方法是：其特征在于步骤（5）中，铜合金铸锭半成品加热到685℃保温2.5小时，随后以100℃/s的速度冷却，然后加热到365℃保温2.5小时，得到铜合金铸锭成品。更进一步的，环保耐腐蚀铜合金的制备方法是：其特征在于步骤（6）中铸锭涂覆：首先对得到的铜合金铸锭成品进行超声波清洗，具体用超声波震荡清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保耐腐蚀铜合金，其特征在于：该铜合金材料按重量百分比： Zn 33～35、Al 5.5‑6.5、Bi 1.1～1.2、Mg 0.5‑0.6，Se 0.1～0.15、B 0.001‑0.005、Mn 0.1～0.15、Li 0.1～0.25、Ca 0.1～0.15、Fe 0.1～0.15、稀土Sc+La+Ce 0.01～0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。

【技术特征摘要】
1.一种环保耐腐蚀铜合金，其特征在于：该铜合金材料按重量百分比：Zn33～35、Al5.5-6.5、Bi1.1～1.2、Mg0.5-0.6，Se0.1～0.15、B0.001-0.005、Mn0.1～0.15、Li0.1～0.25、Ca0.1～0.15、Fe0.1～0.15、稀土Sc+La+Ce0.01～0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。2.根据权利要求1所述的环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33.5～34.5、Al6-6.2、Bi1.15～1.18、Mg0.55-0.58，Se0.12～0.14、B0.002-0.004、Mn0.12～0.14、Li0.15～0.2、Ca0.12～0.14、Fe0.12～0.14、稀土Sc+La+Ce0.02～0.04、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。3.根据权利要求1所述的环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33、Al5.5、Bi1.1、Mg0.5，Se0.1、B0.001、Mn0.1、Li0.1、Ca0.1、Fe0.1、稀土Sc+La+Ce0.01、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。4.根据权利要求1所述的环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn33.5、Al6、Bi1.15、Mg0.55，Se0.12、B0.002、Mn0.12、Li0.15、Ca0.12、Fe0.12、稀土Sc+La+Ce0.02、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。5.根据权利要求1所述的环保耐腐蚀铜合金，其特征在于，该铜合金材料按重量百分比：Zn35、Al6.5、Bi1.2、Mg0.6，Se0.15、B0.005、Mn0.15、Li0.25、Ca0.15、Fe0.15、稀土Sc+La+Ce0.05、且其中Sc、La、Ce质量比为7∶2∶1，不可避免的杂质≤0.1、余量为Cu。6.权利要求1-5任一项所述环保耐腐蚀铜合金的制备方法是：（1）原料准备：按目标铜合金产品成分进行合金配比配料；具体以纯铜、Cu-Zn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Bi中间合金、Cu-Mg中间合金、Cu-B中间合金，Cu-Mn中间合金、Cu-Ca中间合金、Zn-Fe中间合金为原料、Cu-RE中间合金为原料；Se、Li以金属单质的形式加入；其中，Cu-Zn中间合金中Zn质量分数为55-60％、Cu-Al中间合金中Al质量分数为66-68％、Cu-Bi中间合金中Bi质量分数为80-85％、Cu-Mg中间合金中Mg质量分数为69-71％、Cu-B中间合金中B质量分数为2.5％、Cu-Mn中间合金中Mn质量分数为38-40％、Cu-Ca中间合金中Ca的质量分数为64-66%、Zn-Fe中间合金中Fe占6-7%、Cu-RE中间合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉顺，
申请(专利权)人：李嘉顺，
类型：发明
国别省市：湖北,42