[发明专利]一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高耐蚀性Cu‑Ni‑Mn合金的制备方法，具体按照如下步骤进行：步骤1：采用真空感应熔炼法制备Cu‑Ni‑Mn合金铸锭；步骤2：对步骤1中Cu‑Ni‑Mn合金铸锭进行热挤压处理，然后对热挤压的Cu‑Ni‑Mn合金进行室温冷轧处理；步骤3：对步骤2中冷轧处理后的合金进行电脉冲处理，得到高强度高耐蚀性的Cu‑Ni‑Mn合金。本发明制备的Cu‑Ni‑Mn合金兼顾了高强度和高耐蚀性能。不但组织均匀细小，且合金最高可同时拥有强度为1266.6MPa，腐蚀速率为0.053mm/year的优良综合性能，为后续工程应用和科学研究都提供了重要的帮助。

技术领域

本发明属于多元Cu合金后处理技术领域，具体涉及一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法。

背景技术

Cu-Ni-Mn合金是一种新型铜基弹性材料，是一种与铍青铜类似的、具有强烈时效硬化特性的合金材料。Cu-Ni-Mn合金不但“无铍毒”，并且与铍青铜合金相比，还具有强度高、硬度大、弹性好、高温性能好等优点；也有着耐蚀性好以及特殊的电性能，是船舶制造、海底管道、石油化工、热双金属制备等领域中不可缺少的重要材料。我国在海底输油管道和船舶制造中使用的Cu-Ni-Mn合金虽然具有良好的耐蚀性但是强度只有300MPa左右，低的强度导致其在工作时易受外力作用而发生变形甚至断裂，因此，目前往往通过时效强化和加工硬化的手段来提高Cu-Ni-Mn合金的强度。但是，Cu-Ni-Mn合金在时效过程中，Mn、Ni原子会从α-Cu基体中脱溶并以θ-MnNi相的形式沉淀，虽然其显著提高了Cu-Ni-Mn合金的强度，但是严重降低了Cu-Ni-Mn合金的耐蚀性能；加工硬化会使Cu-Ni-Mn合金组织中产生大量的位错、孪晶等缺陷，其也有利于提高合金的强度，但是由于位错、孪晶等缺陷使合金晶粒能量显著提高，加剧了腐蚀的倾向性与腐蚀速率，因此，Cu-Ni-Mn合金的强度和耐蚀性往往此消彼长、相互制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法，解决了现有的后处理方式下，Cu-Ni-Mn合金无法兼顾高强度和高耐蚀性能的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种高强度高耐蚀性Cu-Ni-Mn合金的制备方法，具体按照如下步骤进行：

步骤1：采用真空感应熔炼法制备Cu-Ni-Mn合金铸锭；

步骤2：对步骤1中Cu-Ni-Mn合金铸锭进行热挤压处理，然后对热挤压的Cu-Ni-Mn合金进行室温冷轧处理；

步骤3：对步骤2中冷轧处理后的合金进行电脉冲处理，得到高强度高耐蚀性的Cu-Ni-Mn合金。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体过程为：采用T2纯铜，加入20％的电解镍、20％的电解锰，熔炼温度在1135～1165℃进行，炉料完全熔化后保温5～10min加变质剂，加热搅拌15～20min后再用水冷铜模浇注，得到Cu-Ni-Mn合金铸锭。

步骤1中，所述变质剂为硼粉。

步骤2中，热挤压处理的具体过程为：将Cu-Ni-Mn合金铸锭包裹0.5～1mm厚的铜皮，并置于加热温度为940～960℃的氮气加热炉中进行软化处理，保温时间为85～95min，保温结束后放入预热至395～405℃的挤压筒中进行热挤压处理，控制挤压力不低于3500KN，挤压速率为20～32mm/s，挤压比为9:1，然后得到Cu-Ni-Mn合金试棒。

步骤2中，室温冷轧处理的具体过程为：将热挤压处理后的Cu-Ni-Mn合金试棒进行车削加工，然后利用立式冷轧机在室温环境下对合金试棒进行冷轧处理，冷轧方向沿着热挤压轴向方向进行，形变过程每道次往复两次保证合金各部分变形均匀一致。