[发明专利]一种锡黄铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜及铜合金加工，属于金属材料合金化、材料防腐及合金熔炼技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀、抗磨蚀、长寿命的锡黄铜合金及其熔炼方法。

背景技术

HSn70-1锡黄铜常用作制作冷凝器，广泛用作海船、海滨电站、火电厂的冷凝器及组件，耐蚀性是该合金极其重要的使用性能。该合金的名义锌含量在29%左右，含锌量大于15%的黄铜，在残余应力、引起锌选择性溶解的介质和合金本身容易脱锌等因素的影响下，会出现明显的应力腐蚀破裂倾向。含锌量越高、残余应力越大，腐蚀倾向越大，黄铜脱锌、应力腐蚀和冲击腐蚀是合金腐蚀、失效的根源。在脱锌过程中，锌被选择性地脱除而留下多孔、易脆的铜层、氧化层，正常的黄铜基体逐渐被多孔、易脆的铜基体取代，最终导致管材破漏。目前广泛应用的冷凝管合金HSn70-1，其使用寿命在7-10年左右，仅为不锈钢管使用寿命的六至七分之一，远远不能满足电站冷凝器的使用寿命要求，直接导致火电站冷凝器被不锈钢管替代。

HSn70-1合金通过添加As来达到抑制黄铜脱锌的目的，由于As仅能抑制单相α黄铜脱锌，而HSn70-1合金的名义锌含量在29%左右，锡的锌当量为2，形成β相的趋势大，该合金的实际锌当量在31%左右。在非平衡结晶条件下，该合金中会出现（α+β）相区，As的存在对（α+β）相区的脱锌过程不起抑制作用。

我国幅员辽阔，南方和北方、沿海和内陆的水质条件不同，东北和华北等一些地区，水体中溶解固形物、悬浮物、含盐量与氯离子含量较高的地区，冷凝管的使用寿命有时仅有5-8年。不同地域的水质含Cl^﹣、NH₄^﹢、S0₄^2–以及含泥砂等固体悬浮物的量不同，对锡黄铜冷凝管的耐蚀、抗磨蚀性能提出了不同的要求，才能满足长寿命的使用要求。

现有的HSn70-1合金仅适合于在淡水、静止的海水的条件下使用，水质条件恶劣或者水流冲击大时，往往会出现管材泄露率高、使用寿命低等现象，严重影响我国电力事业的发展。近年来，随着技术的不断进步，发电设备向大型化、超临界机组方向发展，工作温度更高、水流速度更大，水质条件更恶劣，对冷凝管合金的性能要求越来越高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种耐腐蚀、抗磨蚀、长寿命锡黄铜合金及其制备方法。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种锡黄铜合金，其特征在于，所述锡黄铜包含元素的质量百分比为Cu  69.0-71.0%、Sn 0.8-1.3%、As 0.02-0.06%、Ti 0.01-0.08%、Zr 0.01-0.08%、 B 0.005-0.08%、Sb 0.02-0.06、Ni 0.05-1.2%、Mn 0.05-0.70%、Fe 0.05-0.10%、 Al 0.15-0.60%、P 0.03-0.08%、稀土0.05-0.40%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。

根据上述锡黄铜合金，其特征在于，其中Cu 69.0-71.0%、 Sn 0.8-1.3%、As 0.03-0.06%、Ti0.03-0.06%、Zr0.02-0.05%、B0.01-0.05%、Sb 0.03-0.06%、Ni 0.5-0.9%、Al 0.35-0.50%、稀土0.10-0.30%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。

根据上述锡黄铜合金，其特征在于，其中Cu 69.0-71.0%、 Sn 0.8-1.3%、As 0.03-0.06%、Ti 0.03-0.055%、Zr 0.02-0.05%、B 0.008-0.05%、 Sb 0.03-0.05、Al 0.15-0.50%、Ni 0.20-0.60%、Mn 0.20-0.60%、稀土0.05-0.15%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。

根据上述锡黄铜合金，其特征在于，其中Cu 69.0-71.0%、 Sn 0.8-1.3%、As 0.03-0.06%、 Ti 0.03-0.06%、Zr 0.02-0.05%、B 0.05-0.08%、Sb 0.03-0.06、Ni 0.50-0.80%、Mn 0.30-0.50%、Fe 0.05-0.10%、Al 0.25-0.50%、稀土0.05-0.30%，杂质总量不大于0.05%，余量为锌。

一种制备上述合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

⑴加入59%的铜、旧料，覆盖木炭，木炭加入量以能够盖住金属炉料为准，升温使其全部熔化；