CN105671360A - 一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金，各组成及其质量百分比为：Cu？63-75%、Al？0.05-1.5%、Si？1.91-3.5%、P？0.26-2.0%、Zr？0.0008-0.006%、余量为Zn，铜合金为单相α相。本发明还提供了上述铜合金的制备方法，按照质量百分比称取各反应物质，其中Cu、Al、Zr？、Si、Zn为单质，P以Cu-P中间合金的方式加入；将上述的物质加入到反应容器中，采用1000~1200℃的温度熔炼2~5小时，冷却后即为耐海水腐蚀的铜合金。本发明耐海水长期腐蚀，同时不损坏黄铜的其它性能，而且合金具有强度高，加工性能好，硬度高，耐海水冲刷的优点。

Description

一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金及其制备方法

技术领域

本发明属于有色金属领域，涉及一种合金，具体来说是一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金及其制备方法。

背景技术

近年来鱼类养殖已经成为迅速发展的产业，但是传统养殖用铁丝网以及贝类养殖用托盘所使用的材料，选用合成纤维制成的塑料网，然而使用这种材料容易在海水养殖过程中产生污垢，大量的污垢不但会使海水养殖箱网眼堵塞，增加清扫难度和成本，还会减少海水流动，影响养殖鱼类的健康生长。由于合成纤维渔网材料存在问题，现在一个趋势是使用铜合金网箱。铜合金网衣网箱的优势如下：1、防止生物污染，降低成本，避免鱼类应激和更换鱼网的麻烦；2、抑制寄生虫和病菌的滋生；3、增加水体交换和含氧量，有利于鱼类的健康和成长；4、阻止捕食者的攻击，防止鱼类逃逸；5、可保持网箱的容积；6、提高饲料转化率；7、减少沉积物排放；8、可100%回收。但是由于海水的强烈腐蚀性，即使使用了耐海水腐蚀性优异的铜合金即海军黄铜（C46400，C46500），也只能确保与铁网基本上相同的使用年数（寿命一般不超过2年左右）。虽然铜合金网与化学纤维网相比具有极其有利性能，但是从包括使用寿命等综合成本方面考虑尚未大规模实用化。

因此，使用黄铜合金做渔网材料，如何提高黄铜的耐蚀性就是一个关键问题。

专利（公开号CN200580026908.9）提供了一种鱼类养殖网铜合金材料，成分范围为62-91%Cu，0.01-4%Sn,余量为Zn，合金组织为α相、γ相及δ相。为提高黄铜的耐蚀性，主要采用Sn、Zn元素搭配加上相对较高的其它元素来提高材料的耐蚀性能，但是由于加入元素较多，合金出现了两相甚至三相组织，而双相或者多相组织使得材料耐蚀性下降。

专利申请（申请号201410194408.7）提出采用一种渔网用耐蚀黄铜材料，具体成分为：Cu58-75%、Sn0.4-1.8%、Si0.2-0.5%、Bi0.2-0.5%、Pb≤0.004%、Fe≤0.003%、Cd≤0.0005%、余量为Zn。为了克服黄铜中铁和铅对腐蚀性的影响，主要采取添加Bi和Sn元素，同时严格限制黄铜中铁和铅的含量来提高黄铜耐蚀性的目的。但是黄铜中添加Bi会增加材料的脆性，使得材料加工性能恶化；而Sn含量高则会增加材料成本，加工性能变差。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金及其制备方法，所述的这种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金及其制备方法要解决现有技术中的渔网用耐蚀黄铜材料脆性、加工性能差、成本高的技术问题。

本发明提供了一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金，各成份的质量百分比为：

Cu63-75%；

Al0.05-1.5%；

Si1.91-3.5%；

P0.26-2.0%；

Zr0.0008-0.006%；

Zn余量，铜合金为单相α相。

进一步的，各成份的质量百分比为：

Cu70%；

Al0.9%；

Zr0.004%；

Si3.1%；

P1.5%；

Zn余量，铜合金为单相α相。

本发明还提供了上述的一种耐海水腐蚀的铜合金的制备方法，包括如下步骤：

1）按照质量百分比称取各反应物质，其中Cu、Al、Zr、Si、Zn为单质，P以Cu-P中间合金的方式加入；

2）将上述的物质加入到反应容器中，采用1000~1200℃的温度熔炼2~5小时，冷却后即为耐海水腐蚀的铜合金，熔炼后的铜合金的组织为单相α相。

进一步的，在所述的Cu-P中间合金中，Cu和P的质量比为80~90:10~20。

本发明通过低成本的Si、P元素以及微合金化元素Zr，并进行适当的配合，以及控制组织为单相α相，来达到提高合金耐海水腐蚀的目的；同时由于加入的合金元素Al、Si、P等均为铜合金中常用添加元素，合金的加工性能好，不会造成材料加工困难；选用的合金元素为低成本的Al、Si、P等，成本很低；合金中不含元素铅、砷，不会对鱼类以及人类带来健康上的危害。加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，材料成型性好，成本很低。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提高了黄铜材料的耐蚀性，耐海水长期腐蚀，同时不损坏黄铜的其它性能，而且合金具有强度高，加工性能好，硬度高，耐海水冲刷的优点，适用于海水围殖渔网。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解释说明，将有助于对本发明进一步的理解，本发明的保护范围不受这些实施例的限定，本发明的保护范围由权利要求书来限定。

实施例1

配料：耐海水腐蚀和冲刷的铜合金材料，其成分配方包含的各组成及其质量百分比控制在Cu70%、Al0.9%、Zr0.004%、Si3.1%、P1.5%、Zn余量。熔炼时所用Cu、Al、Sn、Si、Zn采用单质纯金属，P用Cu-15%P中间合金加入。熔炼后得到的组织为α相。制备得到的黄铜合金材料其强度超过500MPa，硬度HB150，延伸率大于40%，在海水中腐蚀速度为7μm/a。

实施例2

配料：耐海水腐蚀和冲刷的铜合金材料，其成分配方包含的各组成及其质量百分比控制在Cu70%、Al0.2%、Zr0.004%、Si3.5%、P1.5%、Zn余量。熔炼时所用Cu、Al、Sn、Si、Zn采用单质纯金属，P用Cu-15%P中间合金加入。熔炼后得到的组织为α相。制备得到的黄铜合金材料其强度超过为450MPa，硬度为HB150，延伸率大于35%，在海水中腐蚀速度为8μm/a。

实施例3

配料：耐海水腐蚀和冲刷的铜合金材料，其成分配方包含的各组成及其质量百分比控制在Cu70%、Al0.02%、Zr0.006%、Si1.91%、P1.5%、Zn余量。熔炼时所用Cu、Al、Sn、Si、Zn采用单质纯金属，P用Cu-15%P中间合金加入。熔炼后得到的组织为α相。制备得到的黄铜合金材料其强度超过为450MPa，硬度为HB150，延伸率大于30%，在海水中腐蚀速度为8μm/a。

实施例4

配料：耐海水腐蚀和冲刷的铜合金材料，其成分配方包含的各组成及其质量百分比控制在Cu70%、Al1.5%、Zr0.0008%、Si2.5%、P0.26%、Zn余量。熔炼时所用Cu、Al、Sn、Si、Zn采用单质纯金属，P用Cu-15%P中间合金加入。熔炼后得到的组织为α相。制备得到的黄铜合金材料其强度超过为430MPa，硬度为HB150，延伸率大于30%，在海水中腐蚀速度为11μm/a。

Claims (4)

1.一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金，其特征在于各成份的质量百分比为：

Cu63-75%；

Al0.05-1.5%；

Si1.91-3.5%；

P0.26-2.0%；

Zr0.0008-0.006%；

Zn余量，铜合金为单相α相。

2.根据权利要求1所述的一种含有锆的耐海水腐蚀的铜合金，其特征在于，各成份的质量百分比为：

Cu70%；

Al0.9%；

Zr0.004%；

Si3.1%；

P1.5%；

Zn余量，铜合金为单相α相。

3.权利要求1所述的一种耐海水腐蚀的铜合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）按照质量百分比称取各反应物质，其中Cu、Al、Zr、Si、Zn为单质，P以Cu-P中间合金的方式加入；

2）将上述的物质加入到反应容器中，采用1000~1200℃的温度熔炼2~5小时，冷却后即为耐海水腐蚀的铜合金，熔炼后的铜合金的组织为单相α相。

4.根据权利要求3所述的一种耐海水腐蚀的铜合金的制备方法，其特征在于：在所述的Cu-P中间合金中，Cu和P的质量比为80~90:10~20。