CN106191519A - 六元复杂黄铜合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种六元复杂黄铜合金。其组分的重量百分比为：铜45.0～95.0％，镁0.01～0.25％，铁0.03～0.85％，硅0.01～0.9％，镍0.01～2.1％，余量为锌。其目的是提供一种在海水环境中抗腐蚀性能非常优异，可完全满足电气电工、低压电器行业在海水环境下的耐蚀、高弹方面的设计要求，可全面替代锡磷青铜和锌白铜，显著降低原材料成本，强度指标完全达到要替代的产品，抗腐蚀性能优于要替代的产品，完全满足电气电工、低压电器行业在耐蚀、高弹邻域的使用的六元复杂黄铜合金。

Description

六元复杂黄铜合金
技术领域
本发明涉及一种复杂黄铜合金，具体涉及一种六元复杂黄铜合金，其具有高强度和耐腐蚀的特性，可应用于电气电工、低压电器领域，能够大范围替代锡磷青铜和锌白铜。
背景技术
海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3～3.5％的氯化钠为主盐，pH值为8左右，并溶有一量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都氧去极化腐蚀。其主要特点是海水中氯离子含量很大，因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小，腐蚀速度相当高；海浪、飞溅，流速等这些利于供氧的环境条件，都会促进氧的阴极去极化反应，促进金属的腐蚀。海水导电率很大，所以不仅腐蚀微电池活性大，宏电池的活也很大。海水中不同金属相接触时，很容易发生电偶腐蚀。即使两种金属相距数十米，只要存在电位差，并实现电联结，就可能发生电偶腐蚀。
对于处于海水环境中的金属材料，除了大气部位受海洋性大气腐蚀影响之外，还会受到海水的腐蚀影响。海水通常可分为飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。
(1)飞溅区
指平均高潮线以上海洋飞溅所能湿润的位置。在这个部位，金属材料表面连续不断地被海水湿润，海水又与空气充分接触，含氧量充分，含盐量很高，加上海水的冲击作用，腐蚀在这个部位最为严重。当很高的风速和海流速造成强烈的海水运动时，海水的冲击会在飞溅区成磨耗－腐蚀联合作用的破坏。同时强烈的海水冲击不断地破坏腐蚀产物和保护涂层，增加了飞溅区的腐蚀。
不同海区飞溅区的腐蚀主要于风浪和温度。飞溅区金属表面温度更接近于气温。风浪大的热带海域钢铁在飞溅区的腐蚀最为严重。
(2)潮差区
指平均高潮位与平均低潮位之间的区段，金属表面与含氧充分的海水周期性地接触，引起腐蚀。与飞溅区相比，潮汐区的氧扩散没有飞溅区那样快，也无强烈的海水冲击。潮汐区金属表面温度受气温影响也受海水温度的影响，通常接近于表层海水温度。
潮差区有海生物栖居，而飞溅区没有。
潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重，这是氧浓差电池的作用。潮差段因供氧充分，成为阴极，受到一定程度的保护，腐蚀减轻。低潮位以下全浸区因供氧相对较少成为阳极，使腐蚀加速。在工程设计上，有时把潮差区并入飞溅区一起考虑，并不是因为两段间的腐蚀是一样的，而是从施工、维护和阴极保护方面加综合考虑，使之协调一致。
(3)全浸区
平均低潮线以下的位置为海水全浸区。根据海洋的深度不同，又分为浅海区和深海区，二者并无确切的深度界限，一般所说的浅海区大多指100～200m以内的海水。
海洋环境因素如温度、含氧量、盐度、pH值等随海洋的深度而变化，所以海水深度必然影响到全浸区金属的腐蚀行为。其中是最为主要的因素是温度和含氧量。全浸区中钢铁的腐蚀速度在0.07—0.18mm/a。
浅海区海水氧处于饱和态，温度高，海水流速大腐蚀比深海区大，海洋生物会粘附在金属材料上。一般来说，20m水深以内的海水较深层海水具有更强的腐蚀性。深海区的含氧量较小，温度接近0℃，海洋生物的活性减小。
(4)海泥区
主要由海底沉积物构成，含盐度高，电阻率低，因此是良好的电解质，对金属的腐蚀要比陆地上土壤要高。由于氧浓度十分低，所以海泥区的腐蚀比全浸区要低。
海洋中存生在着多种动植物和微生物，它们的生命活动会改变金属-海水界面的状态和介质性质，对腐蚀产生不可忽视的影响。海生物的附着会引起附着层内外的氧浓差电池腐蚀。某些海生物的生长会破坏金属表面的涂料等保护层。在波浪和水流的作用下，可能引起涂层的剥落。在附着生物死后粘附的金属表面上，锈层以下以及海泥里，都是缺氧环境，会促进厌氧的硫酸盐还原菌的繁殖，引起严重的微生物腐蚀，使钢铁的腐蚀增大，其典型特征是外貌呈沾污的黑色糊。一些研究结果表明，在SRB大量繁殖的海泥中，钢铁的腐蚀速度要比无菌海泥中高出数倍到10多倍，甚至还要高出海水中2～3倍。
如同潮差区和全浸区一样，在全浸区和海泥区之间也会因为氧的浓度不一样而造成浓差电池。泥线以下因为相对缺氧而成为阳极，加重腐蚀。
由于现有有色金属材料配方，无法满足航海、潮湿高温环境下的电工电气，既要高弹又具备高耐蚀的使用要求，由此导致舰艇、船只、海湖附近建筑、复杂环境下的电气、电工使用安全性、功能衰减、甚至失效、导致了大批舰艇、船只、海湖附近建筑、复杂环境下的电气、电工器件无法长时间正常工作，严重影响了国防、民用船只以及潮湿环境下的建筑电气、电工的工作效果，制约了国家新技术、新设计的推动，同时现耐蚀高弹材料生产工艺复杂、配方成本高，为了达到使用要求，得投入大量的资金制作，导致电气、电工器件成本增高；现有材料配方为达到耐蚀效果往往会采取表面处理，这恰恰是污染环境的源头之一，国家也在大力控制此类行业，而电镀用的高纯锡、镍板和工业用银，更是希贵金属，这些因素都直接造成了电镀成本的增加。受到这些因素的综合影响，电气电工、低压电器行业迫切需要有一种能够在海水环境中使用的铜合金。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在海水环境中抗腐蚀性能非常优异，可完全满足电气电工、低压电器行业在海水环境下的耐蚀、高弹方面的设计要求的六元复杂黄铜合金。
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜45.0～95.0％，镁0.01～0.25％，铁0.03～0.85％，硅0.01～0.9％，镍0.01～2.1％，余量为锌；
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
进一步的，其组分的重量百分比为：铜50.0～92.0％，镁0.03～0.15％，铁0.20～0.82％，硅0.05～0.5％，镍0.2～1.6％，余量为锌。
进一步的，其组分的重量百分比为：铜63.5～68.0％，镁0.05～0.1％，铁0.30～0.60％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
进一步的，其组分的重量百分比为：铜84.0～86.0％，镁0.05～0.1％，铁0.40～0.70％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
进一步的，其组分的重量百分比为：铜88.0～90.0％，镁0.05～0.1％，铁0.50～0.80％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜84.0～86.0％，镁0.05～0.1％，铁0.40～0.70％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。本发明的六元复杂黄铜合金的抗拉强度为500～550MPa，延展率大于15％，维氏硬度HV为150～170，导电率IACS％可达到25以上，抗软化温度大于450℃，弹性模量E为120KN/mm2。本发明的六元复杂黄铜合金，由于在45.0～95.0％的铜中加入了重量百分比为0.01～0.9％的硅元素和重量百分比为0.01～2.1％的镍元素，以及加入了铁和镁元素，由此在增加黄铜合金的加工性能、机械性能的同时，也有效地降低了铜和锌的电位差，减轻了铜合金中的微电池效应，并非常显著的提高了本发明的六元复杂黄铜合金的抗腐蚀性能，增加了利用本发明的六元复杂黄铜合金制成的部件在潮湿高热环境下的电气、电工器件的使用寿命，降低了因黄铜合金表面氧化导致的功能退失。因此，本发明的六元复杂黄铜合金在海水环境中抗腐蚀性能非常优异，可完全满足电气电工、低压电器行业在海水环境下的耐蚀、高弹方面的设计要求，其可全面替代锡磷青铜和锌白铜，显著降低原材料成本，强度指标完全达到要替代的产品，抗腐蚀性能优于要替代的产品，延伸率非常接近要替代的产品，实际使用中完全满足电气电工、低压电器行业在耐蚀、高弹邻域的使用。对本发明的六元复杂黄铜合金的推广使用，将产生巨大的社会效益和经济效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明为一种复杂黄铜合金，具有高强度和高延伸的特性，该合金材料在实际应用中可以替代磷铜、白铜和铅黄铜，这种新型铜基材料有着较为广泛的应用范围。
实施例1
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜45.0～95.0％，镁0.01～0.25％，铁0.03～0.85％，硅0.01～0.9％，镍0.01～2.1％，余量为锌；
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
本发明的六元复杂黄铜合金具有在海水环境中抗腐蚀性能非常优异，具有高强度和耐腐蚀的特性，应用于电气电工、低压电器领域，能够大范围替代锡磷青铜和锌白铜。
实施例2
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜50.0～92.0％，镁0.03～0.15％，铁0.20～0.82％，硅0.05～0.5％，镍0.2～1.6％，余量为锌。
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
实施例3
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜63.5～68.0％，镁0.05～0.1％，铁0.30～0.60％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
实施例4
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜84.0～86.0％，镁0.05～0.1％，铁0.40～0.70％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
实施例5
本发明的六元复杂黄铜合金，其组分的重量百分比为：铜88.0～90.0％，镁0.05～0.1％，铁0.50～0.80％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
上述六元复杂黄铜合金的抗拉强度为500～550MPa，延展率大于15％，维氏硬度HV为150～170，导电率IACS％可达到25以上，抗软化温度大于450℃，弹性模量E为120KN/mm2。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.六元复杂黄铜合金，其特征在于：其组分的重量百分比为：铜45.0～95.0％，镁0.01～0.25％，铁0.03～0.85％，硅0.01～0.9％，镍0.01～2.1％，余量为锌；
所述六元复杂黄铜合金在熔炼时，先向炉中加入电解铜，将电解铜熔化升温至1300度～1350度，再加入铁或Fe-Cu中间合金，再加入硅，然后搅拌、捞渣，再加入镍，再加入锌，再加入镁，并搅拌、捞渣、取样、微调成分，即得六元复杂黄铜合金。
2.根据权利要求1所述的六元复杂黄铜合金，其特征在于：其组分的重量百分比为：铜50.0～92.0％，镁0.03～0.15％，铁0.20～0.82％，硅0.05～0.5％，镍0.2～1.6％，余量为锌。
3.根据权利要求2所述的六元复杂黄铜合金，其特征在于：其组分的重量百分比为：铜63.5～68.0％，镁0.05～0.1％，铁0.30～0.60％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
4.根据权利要求2所述的六元复杂黄铜合金，其特征在于：其组分的重量百分比为：铜84.0～86.0％，镁0.05～0.1％，铁0.40～0.70％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
5.根据权利要求2所述的六元复杂黄铜合金，其特征在于：其组分的重量百分比为：铜88.0～90.0％，镁0.05～0.1％，铁0.50～0.80％，硅0.1～0.15％，镍0.4～0.6％，余量为锌。
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