CN106119746B - 一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，属于复合材料技术领域，由以下体积份配比的原料组成：玄武岩纤维10‑30份，铜基合金70‑90份，所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜68‑79份，锰2‑5份，镍3‑5份，钴2‑4份，硅2.5‑4份，铁粉1‑2份，铅0.5‑1.8份，余量为锌；所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.12~0.14mA/cm2，断裂强度为1000~1100MPa，塑性为8.3~8.5%，耐脱锌腐蚀深度≤80μm；玄武岩纤维增具有强强度和刚度作用，同时起到防腐蚀、抗日晒的作用，本发明制备得到的复合材料具有较高的化学稳定性，耐腐蚀，其耐冲刷腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性也优异，硬度高，且制备方法简单易行，可控性强，适于大范围生产应用。

Description

一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料
技术领域
本发明一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，属于复合材料技术领域。
背景技术
铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜的硬度和屈服强度较低，抗蠕变性能也较差，制约了它在工业和军事领域中的应用。研究者向铜基体中加入增强体从而制备出铜基复合材料的研究，所得的材料既保持了铜的优点，又弥补了铜的不足。虽然制得的铜基复合材料在力学性能上有较大提高，但由于铜本身具有易被腐蚀的特点，因此复合材料也难以幸免。而复合材料由于其成分的多样性，很难完全做到既耐腐蚀又具备较高的力学性能。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维10-30份，铜基合金70-90份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜68-79份，锰2～5份，镍3-5份，钴2-4份，硅2.5-4份，铁粉1-2份，铅0.5-1.8份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维21份，铜基合金79份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜72份，锰3份，镍3.5份，钴2.5份，硅3份，铁粉1份，铅0.8份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在460-550MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1240～1300℃对压坯烧结，保温1-2小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.12～0.14mA/cm2，断裂强度为1000～1100MPa，塑性为8.3～8.5％，耐脱锌腐蚀深度≤80μm。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料应用于作热交换材料，电接触材料，滑动材料、电阻焊电极、封装材料、石油、天然气产业中的钻头。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果。
玄武岩纤维增强强度和刚度作用，同时起到防腐蚀、抗日晒的作用。本发明制备得到的复合材料具有较高的化学稳定性，耐腐蚀，其耐冲刷腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性也优异，硬度高，且制备方法简单易行，可控性强，适于大范围生产应用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维10份，铜基合金90份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜68份，锰5份，镍3份，钴4份，硅2.5份，铁粉2份，铅1.8份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在460MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1240℃对压坯烧结，保温2小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.12mA/cm2，断裂强度为1000MPa，塑性为8.3％，耐脱锌腐蚀深度为70μm。
实施例2
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维21份，铜基合金79份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜72份，锰3份，镍3.5份，钴2.5份，硅3份，铁粉1份，铅0.8份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在550MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1300℃对压坯烧结，保温1小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.14mA/cm2，断裂强度为1100MPa，塑性为8.5％，耐脱锌腐蚀深度为70μm。
实施例3
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维30份，铜基合金70份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜79份，锰2份，镍5份，钴2份，硅4份，铁粉1份，铅1.8份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在500MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1280℃对压坯烧结，保温1.5小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.13mA/cm2，断裂强度为1050MPa，塑性为8.4％，耐脱锌腐蚀深度为65μm。
实施例4
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维15份，铜基合金85份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜70份，锰3份，镍4份，钴3份，硅3份，铁粉1.5份，铅1份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在480MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1250℃对压坯烧结，保温1.2小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.13mA/cm2，断裂强度为1060MPa，塑性为8.3％，耐脱锌腐蚀深度为70μm。
实施例5
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维20份，铜基合金80份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜70份，锰3份，镍4份，钴3份，硅3份，铁粉1.5份，铅1份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在500MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1300℃对压坯烧结，保温1小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.14mA/cm2，断裂强度为1100MPa，塑性为8.5％，耐脱锌腐蚀深度为60μm。
实施例6
一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维25份，铜基合金75份。
所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜70份，锰3份，镍4份，钴3份，硅3份，铁粉1.5份，铅1份，余量为锌。
所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在500MPa压力下室温压制，得到压坯；在惰性气体保护下，于1300℃对压坯烧结，保温1小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为0.12mA/cm2，断裂强度为1000MPa，塑性为8.3％，耐脱锌腐蚀深度为80μm。
试验例
将实施例1-6制得的耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料进行硬度和耐腐蚀性测试，其中耐腐蚀性测定分为气相腐蚀和液相腐蚀，气相腐蚀为将耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料暴露在酸性大气环境中30天。液相腐蚀测试为用8wt％的NaOH溶液浸泡20天；结果见表1。
硬度(HB) 耐气相腐蚀性 耐液相腐蚀性
实施例1 1.48 无颜色变化 无颜色变化
实施例2 1.56 无颜色变化 无颜色变化
实施例3 1.52 无颜色变化 无颜色变化
实施例4 1.46 无颜色变化 无颜色变化
实施例5 1.50 无颜色变化 无颜色变化
实施例6 1.55 无颜色变化 无颜色变化
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维10-30份，铜基合金70-90份；所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜68-79份，锰 2-5份，镍 3-5份，钴 2-4份，硅 2.5-4份，铁 1-2份，铅0.5-1.8份，余量为锌。
2.根据权利要求 1 所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，由以下体积份配比的原料组成玄武岩纤维21份，铜基合金79份。
3.根据权利要求 1 所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，所述的铜基合金含有以下重量份配比的组分，铜72份，锰3份，镍 3.5份，钴2.5份，硅 3份，铁1份，铅0.8份，余量为锌。
4.根据权利要求 1 所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将上述体积份玄武岩纤维、铜基合金粉末混合，置于压模内在 460-550MPa 压力下室温压制，得到压坯 ；在惰性气体保护下，于 1240~1300℃对压坯烧结， 保温 1-2 小时，得到耐腐蚀玄武岩纤维铜基合金复合材料。
5.根据权利要求 1 所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料的耐腐蚀电流密度为 0.12~0.14mA/cm2，断裂强度为 1000~1100MPa，塑性为 8.3~8.5%，耐脱锌腐蚀深度≤80μm。
6.根据权利要求 1 所述的一种耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料，其特征在于，所述耐腐蚀玄武岩纤维增强铜基合金复合材料应用于作热交换材料，电接触材料，滑动材料，电阻焊电极，封装材料，石油、天然气产业中的钻头。
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