一种新型易加工仿金铜合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型易加工仿金铜合金及其制备方法，所述新型易加工仿金铜合金的成分按重量百分比由5

【技术实现步骤摘要】
一种新型易加工仿金铜合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，特别涉及一种新型易加工仿金铜合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]黄金是深受世界人民喜爱的贵金属，由于其高贵绚烂的色泽，稳定持久的化学性质被广泛用于装饰、首饰、艺术品和货币等方面。由于黄金价格高昂，储量有限，黄金的应用也被大大局限。为满足装饰装修、工艺品等领域对金色合金的大量需求，物美价廉的、易于加工、兼具高金色度与耐蚀性能的仿金合金成为新的研发热点。
[0003]仿金合金多为Cu
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Zn系或者Cu
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Al系合金，在铜锌系仿金合金中，锌的含量通常为10％～40％；由于锌的加入，其颜色由原来纯铜的紫红色转变为黄铜的金黄色，但是由于在Cu
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Zn系仿金合金中锌含量的增加，仿金铜合金的耐腐蚀与抗变色能力逐渐下降。使Cu
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Zn系仿金铜合金在使用和推广过程中受到了腐蚀的限制。Cu
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Al系仿金合金的设计与应用，避免了Zn元素的加入，提高了仿金合的耐蚀抗变色性能，将会逐步取代Cu
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Zn系仿金合金，被广泛的用于装饰、珠宝和铸币等领域。Cu
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Al合金作为一种潜力巨大的仿金合金，在以后的市场应用方面极具应用前景。目前仿金材料的研发主要集中于电镀工艺研发、表面氮化钛喷涂与仿金合金成分研制等方面。喷涂与电镀工艺受加工条件限制较大，且涂层易受外力剥落，故研发高质量的仿金合金成为目前仿金材料研制的主要方向。仿金合金的颜色与金相似，同时具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性，可塑性高，适用于冷、热成形以及镀金外壳材料等制造。目前已知铜基合金的色泽较接近金黄色，国内外的仿金材料一般都为铜基合金，包括Cu
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Al系列、Cu
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Al
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Ni系列、Cu
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Zn系列等。如中国专利CN201210364872.7、CN88100404A、CN201710688041.8和CN201210369055.0中含金、银、铟等稀有金属，价格昂贵，资源稀少，产业化应用具有相当困难；CN87104511.7专利和CN201710688041.8专利中含高熔点的钛或者铁等多种元素，易造成元素析出第二相，从而发生电化学腐蚀。在现有仿金合金技术方面主要存在着合金成分复杂、金色度较低、加工难度较大、生产成本较高等问题，因此，有必要提供一种成分合理、成本低、生产简单且对环境友好的兼具高金色度、耐腐蚀、抗变色、易加工的仿金铜合金及其加工方法。
[0004]本专利技术主要通过在铜合金中添加Cu、Al、Mn、Si元素等，通过成分设计在保证合金具有较高金色度的条件下，利用合金加工热处理的方式提升合金的机械加工性能，同时使合金氧化在金属表面生成较为致密的氧化产物膜，使之具有较好的耐腐蚀抗变色性能，同时减少仿金合金熔炼所需元素种类，大大降低合金生产成本与生产周期。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种新型易加工仿金铜合金及其制备方法，其目的是为了克服传统仿金合金原料价格较贵、生产周期较长、生产难度较大和不利于大规模工业化生产等问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种新型易加工仿金铜合金，其特征在于，所述
新型易加工仿金铜合金由Cu、Al、Mn、Si、Ce和Sr构成；按重量百分比为Al5
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8wt％，Mn0.3
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1.0wt％，Si0.05
‑
0.20wt％，Sr0.01
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0.05wt％，Ce0.02
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0.08wt％，余量为Cu。
[0007]进一步的，Sr：Ce：Si的质量比为1:(1.5
‑
1.7):(4
‑
5)。
[0008]本专利技术还提供了一种所述的新型易加工仿金铜合金的制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一、按照重量百分比取各种元素组分，先将电解铜与纯铝加热融化，再加入Mn和Si，充分搅拌后扒渣，控制温度为1300
‑
1350℃，转入保温炉，在保温炉中加入Sr和Ce，木炭覆盖，在1170
‑
1220℃进行半连续铸造得到铜合金铸锭；
[0010]步骤二、将步骤一所得的铜合金铸锭在750℃加热保温4小时后，在850℃下连续进行7
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9道次热轧，控制总热轧变形量为50
‑
90％，室温空气中冷却，得到热轧坯；
[0011]步骤三、将步骤二所得的热轧坯进行多道次冷轧，第一道次冷轧变形量为20
‑
26％，总轧制变形量为40
‑
50％，得到冷轧坯；将所得冷轧坯在750℃的氢气氛围中再结晶退火1小时，水淬后得到所述的新型易加工仿金铜合金。
[0012]进一步的，所述步骤一中加入的Mn、Si、Ce和Sr分别以Cu
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Mn、Cu
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Si、Cu
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Ce和Cu
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Al
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Sr的中间合金形态加入。
[0013]进一步的，所述步骤一中采用中频感应熔炼炉加热融化电解铜与纯铝，熔化过程采用冰晶石、氟化钙和焦性硼砂作覆盖剂，体积百分比为1：1：1。
[0014]进一步的，所述步骤一中半连续铸造的平均铸造速度为4.5
‑
6.5m/h。
[0015]进一步的，所述步骤二中，所述热轧的第一道次热轧变形量为25
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30％，第二道次至第五道次变形量为30％
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50％，第六道次以后变形量逐步减小，变形量为15％
‑
25％。
[0016]进一步的，所述步骤三中进行冷轧前热轧坯还要进行铣面，所述铣面的厚度为0.3
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0.6mm。
[0017]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0018]1、按照本专利合金成分公开范围，所设计元素均可有效固溶于铜合金的基体中，不会有第二相粒子的析出，从而避免了多相合金电位不均造成的腐蚀问题。
[0019]2、Al与Mn元素的协同加入，起到调色剂的作用，由于铝的加入，其颜色由原来纯铜的紫红色转变为黄铜的金色，Al的加入也大幅提升合金的机械加工性能与抗变色能力。
[0020]3、Sr和Ce的加入，有利于显著提升合金在人工汗液中的抗变色性能，为了保证Sr的均匀性，结合合金主成分要求，Sr的加入需在保温炉中以Cu
‑
Al
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Sr中间合金的形式加入；通过控制Si、Sr、Ce的添加比例，可改善合金的耐腐蚀性能。
[0021]4、在腐蚀过程中合金的主要腐蚀产物为Cu2O、CuO、Cu(OH)2、Al2O3和MnO2，Si的加入也明显对合金的耐腐蚀性有大幅度的提升，SiO2逐渐在样品表面的很稳定，SiO2是一种致密的氧化物。
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型易加工仿金铜合金，其特征在于，所述新型易加工仿金铜合金由Cu、Al、Mn、Si和Sr构成；按重量百分比为Al5
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8wt％，Mn0.3
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1.0wt％，Si0.05
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0.20wt％，Sr0.01
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0.05wt％，Ce0.02
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0.08wt％，余量为Cu。2.根据权利要求1所述的新型易加工仿金铜合金，其特征在于，Sr：Ce：Si的质量比为1:(1.5
‑
1.7):(4
‑
5)。3.一种如权利要求1所述的新型易加工仿金铜合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、按照重量百分比取各种元素组分，先将电解铜与纯铝加热融化，再加入Mn和Si，搅拌后扒渣，控制温度为1300
‑
1350℃，转入保温炉，在保温炉中加入Sr和Ce，采用木炭覆盖，在1170
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1220℃进行半连续铸造得到铜合金铸锭；步骤二、将步骤一所得的铜合金铸锭在650
‑
800℃加热保温4小时后，在800
‑
880℃下连续进行7
‑
9道次热轧，控制总热轧变形量为50
‑
90％，室温空气中冷却，得到热轧坯；步骤三、将步骤二所得的热轧坯进行多道次冷轧，第一道次冷轧变形量为20
‑
26％，总轧制变形量为40
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，李周，肖柱，张晓男，于宏，王菲，于翔宇，朱慕平，
申请(专利权)人：中国印钞造币总公司，
类型：发明
国别省市：