[发明专利]一种高耐蚀铜合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高耐蚀铜合金及其制备方法，属于金属材料及其制备技术领域。该铜合金的质量百分比组成为：镍：8‑15％，铁：1.0‑2.0％，锰：0.2‑1.0％，锌：0.05％，余量为铜。制备步骤为：配料―熔铸―热挤压―热锻―成品。本发明通过添加铁、锰、镍、锌等元素，提高了合金在含硫海水中的耐蚀性性能，同时保证了合金具有良好的加工性能。本发明所制备的铜合金材料在3.5％Cl^‑+0.5％S^2‑条件下腐蚀速率小于10μm/a，远低于其他常用耐蚀铜合金材料，非常适用于海洋工程中大型耐蚀管材的制造。

技术领域

本发明涉及一种高耐蚀铜合金及其制备方法，特别涉及一种在室温3.5％Cl^-+0.5％S^2-条件下具有高耐蚀性能的铜合金及其制备方法，属于金属材料及其制备技术领域。

背景技术

目前，高耐蚀铜合金普遍用于包覆船壳、船舵、海水淡化管路、消防水管路、压缩空气管路、蒸气船的副冷凝器冷凝管、滑油冷却管路、冷冻装置和海水淡化装置用热交换管等，广泛应用于海洋工程领域。国外对于海洋环境应用的耐蚀铜合金的研究由来已久，已经研制出多种高耐蚀铜合金管材。

目前，随着海洋工程的发展和大型船舶的制造要求，对海洋工程使用的耐蚀铜合金的耐蚀性，特别是在含有硫离子的海水中的耐蚀性能提出了越来越高的要求。根据国外最新资料以及国内近期的研究发现，在铜镍合金中加入多种合金元素，可以有效提高合金的耐腐蚀性能。例如在铜镍合金中加入Fe，可以提高铜镍合金的抗蚀性能与力学性能，特别能大幅度提高铜镍合金抗海水冲击腐蚀的能力，加入Mn，能够起到沉淀硬化作用，可提高铜镍合金的强度、抗蚀性与弹性，还能提高铜镍合金抗腐蚀能力。

近年来，高耐蚀铜镍合金被越来越多的应用于各个领域，根据国外书籍资料报道，高耐蚀铜镍合金在含3.5％Cl^-+0.5％S^2-海水的腐蚀速率能够达到10μm/a以下，而国内铜镍合金的耐蚀性能尚未达到这一标准。因此，研发出一种在含硫海水中具有优异耐蚀性能的铜镍合金材料，使之应用于海洋工程产品的制造，对提高产品质量及设备使用寿命都有着重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个问题是提供一种具有高耐腐蚀性能铜合金、尤其是在含有硫离子腐蚀下的铜合金，用于海洋工程等行业的耐腐蚀领域。

本发明所要解决的第二个问题是提供一种具有高耐腐蚀性能铜合金、尤其是在含有硫离子腐蚀下的铜合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高耐腐蚀性能铜合金，其质量百分比组成为：镍：8-15％，铁：1.0-2.0％，锰：0.2-1.0％，锌：0.05％，余量为铜。

优选的，上述铜合金的质量百分比组成为：镍：10-12％，铁：1.5-1.8％，锰：0.5-1.0％，锌：0.05％，余量为铜。

其中，不可避免的杂质的质量百分比≤0.2％。

本发明中，镍属于无限固溶合金化元素，一方面提高铜合金力学性能，另一方面提高铜合金耐腐蚀性能；铁元素是提高铜合金力学性能的强化元素；锰元素提高铜合金的疲劳性能；锌是铜合金固溶强化元素。

本发明高耐腐蚀性能铜合金的制备方法，主要包括坯料熔铸、热挤压工艺和热锻压工艺，具体步骤包括：按合金成分配料，采用中频感应熔炼炉熔炼，熔炼完成后，浇注成铸锭；将铸锭去皮后，进行热挤压，挤压成铜棒；将铜棒进行3-4次锻造变形，每次锻造后将坯料翻转90°，最后空冷至室温，制成成品。