CN107460367B - 一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金及其制备方法，属海洋工程及海洋装备领域，铜合金所含元素及质量百分比分别为：Ni：0.5‑10%；Al：2‑6.5%；Fe：0.5‑1.5%；Mn：2.5‑10%；Co：0.15‑1%；Cr：0.15‑0.9%；Si：0.5‑1%；余量为Cu。制备中，顺序加入电解铜、覆盖剂、CnMn合金、CuTi合金、电解镍、CuFe合金、电解铝、纯镁、覆盖剂和CuB合金，CuP合金脱氧和微合金化，搅拌捞渣，升温，出炉。该制备方法具有成本低、效率高的优点，铜合金材料具有耐含砂海水冲蚀腐蚀、海洋生物腐蚀和海水高流速腐蚀等性能，可满足海洋工程对耐腐蚀磨损材料的要求。

Description

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及海洋工程及海洋装备领域，具体涉及一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金及其制备方法。

背景技术

在海洋工程中，船舰海水系统管路由于与海水直接接触且大多布置于舱底，工作环境苛刻，海水对其腐蚀的问题以及近岸、河口含砂海水的腐蚀磨损问题一直是制约其发挥最大效能的突出问题。在船舰中，泵、阀体、海洋管道装置用管和叶片螺旋桨对耐腐蚀磨损性的要求比较高。在海洋环境下的金属构件中，金属材料的失效一般包括腐蚀与腐蚀磨损两大类。腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀和腐蚀疲劳等，腐蚀磨损主要是固液两相流作用下的机械磨损与海水化学腐蚀交互作用造成材料的损伤。这些失效类型往往与结构设计或冶金因素有关。

均匀腐蚀的特征是腐蚀破坏均匀的发生在整个表面上，金属由于腐蚀而普遍的减薄。发生均匀腐蚀的金属电极表面各部分阳极氧化溶解反应和阴极还原反应在整个表面上是宏观、均匀发生的，且阴、阳极反应的电流密度大小相等。

在某些腐蚀介质中，金属表面局部区域内出现向深处发展的腐蚀小孔，而表面的其余部分不发生腐蚀或腐蚀很轻微，这种腐蚀形态称为点腐蚀，简称点蚀。点蚀孔一旦形成，具有向深处继续发展的趋势，即向深处继续进行腐蚀的作用，因此点蚀具有极大的隐患性和破坏性。海洋环境中点蚀的具体形貌有孔蚀、坑蚀、斑蚀、沟槽腐蚀和隧道腐蚀等。点蚀容易发生在表面生成钝化膜的材料，或表面镀有阴极性镀层的金属。

缝隙腐蚀通常在海水全浸区或者浪花飞溅区最严重。靠氧来维持钝态的材料，在海水中都有对缝隙腐蚀敏感的倾向。在海洋大气中也发现有缝隙腐蚀。缝隙有些是由于结构设计不合理造成的，也可能是表面存在异物，如海洋生物栖居在表面所致。

海水腐蚀磨损主要是流动的海水对金属构件的冲刷作用下，组织和性能发生了改变。若周围的压力降到海水温度以下的海水蒸气压，海水就会沸腾。在高速状态下，实际上常观察到局部沸腾。例如，以高速流经叶轮或推进器表面的海水，将在截面突变时(如叶梢)产生极低的压力。这样，蒸汽泡便形成了，但海水向下流到某处时气泡又会重新破裂。这些蒸汽泡的破裂而造成金属的局部压缩破坏。金属碎片脱落后，新的活化金属暴露在腐蚀性的海水中。因此，海水中的空泡腐蚀造成的金属损坏通常使金属既受机械损伤，又受腐蚀损伤。该类腐蚀多呈蜂窝状形式。

由于海水是一种强电解质，当腐蚀电位不同的两种金属连接并暴露在海洋环境中时，通常会产生严重的电偶腐蚀。在连接的电偶中，一种金属充当阳极，另一种金属充当阴极。电偶腐蚀的程度主要取决于两种金属在海水中的电偶序的相对差别及相对面积比。通常两种金属的接触电位差愈大，金属腐蚀得愈严重，因为电偶腐蚀的动力愈大。

在目前的海洋工程中主要使用的耐蚀金属材料主要有铜及铜合金。近年来纯铜已经逐渐被Cu-Ni白铜B10、B30和添加铁的铁白铜BFe10-1-1、BFe30-1-1替代。由于B10和B30中的含镍量较高，所以耐蚀性较好。铁白铜中铁的加入量不超过2%，以防腐蚀开裂，其特点是强度高和抗腐蚀，特别是抗流动海水腐蚀的能力较高。但在譬如东海等砂量高的海域环境中，白铜或铁白铜材料也会发生比较严重的冲蚀或冲蚀腐蚀。海水管路的频繁泄漏，严重影响设备的正常使用，使得船舶在航率减少，事故隐患增加。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金及其制备方法，提高海洋环境固液多相流工况下合金的耐腐蚀磨损能力，提高合金的使用寿命。

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：所含的元素成分及其质量百分比分别为：Ni：0.5-10.0%；Al：2.0-6.5%；Fe：0.5-1.5%；Mn：2.5-10.0%；Co：0.15-1.0%；Cr：0.15-0.9%；Si：0.5-1.0%；余量为Cu和不可避免的杂质元素。

本发明还保护一种制备上述耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金的方法，包括以下步骤：

（1）按照上述元素成分的质量百分比称取电解镍、电解铝、纯铬和纯硅，其中，以Cu-Mn中间合金、Cu-Fe中间合金、Cu-Co中间合金和电解铜的形式引入Mn、Fe、Co和铜；

（2）将熔炼炉预热后加热至1150-1200℃，然后加入步骤（1）称取的电解铜进行熔化，采用覆盖剂第一次覆盖；顺序加入步骤（1）称取的Cn-Mn中间合金、Cu-Co中间合金、Cu-Fe中间合金、电解镍和纯铬 ，每个顺序之间加入的时间间隔为1-2min，加入过程中用石墨棒搅拌；然后顺序加入步骤（1）称取的电解铝和纯硅，每个顺序之间时间间隔为1-2min，加入过程中用石墨棒搅拌；采用覆盖剂第二次覆盖；磷铜脱氧，搅拌捞渣，升温至1200-1250℃出炉，大气环境熔炼；

（3）浇注成型，在900 ℃下保温处理10 h进行均匀化退火。

进一步的，对采用该方法制备的铜合金加工成的工件进行机加工后去应力退火，退火温度为300℃，时间为2h。

进一步的，所述覆盖剂的总加入量为铜合金质量的2.0%-2.5%，所述覆盖剂为无水冰晶石与石墨粉的混合物。

更进一步的，所述覆盖剂中无水冰晶石与石墨粉的重量比为1:3。

更进一步的，所述覆盖剂第一次覆盖量为总加入量的70%，第二次覆盖量为总加入量的30%。

进一步的，步骤（2）中熔炼炉采用炉衬材料为硅砂的工频无铁芯感应电炉，预热和烘烤至暗红形成炉胆。

进一步的，所述Cu-Mn中间合金中Mn的质量百分比为不小于19.8%，余量为铜。

进一步的，所述Cu-Fe中间合金中Fe的质量百分比为不小于9.8%，余量为铜。

进一步的，所述Cu-Co中间合金中Co的质量百分比为不小于4.8%，余量为铜。

合金中主要元素的作用如下：

Ni的作用：由于铜和镍可以无限互溶，所以Cu-Ni合金的性能比较独特。当铜合金为铸件时，镍不仅能提高其耐腐蚀性，而且可防止发生“缓冷脆性”。同时Ni的加入扩大相区，提高了合金的强度、硬度和热稳定性。

Al的作用：当铝的含量增加到12.5%时，硬度急剧增加，导热系数随着Al含量增加而急剧降低。由于Al的标准电极电位是-1.66 V，所以它更易形成离子，与环境中的氧结合，在表面形成致密而硬度较高的氧化铝薄膜，可以防止合金的进一步氧化，从而阻止基体进一步腐蚀，而且，由于该保护膜致密、坚硬，即使在流速很高的海水中，仍能抵抗海水机械冲击，使防蚀产物膜保持完整。由于这层防蚀产物膜的孔隙率极小，在很大程度上可避免合金发生局部腐蚀。另外，Cu-Ni合金中加入Al时发生了Ni₃Al沉淀硬化，提高了合金的强度和硬度。铝在提高白铜抗蚀性的同时，冷成形性下降。

Fe的作用：向Cu-Ni合金中加入适量的铁有利于晶粒细化，并和铝、镍等元素形成金属化合物而析出，提高了耐冲蚀性能。但是当铁含量过多时，合金的腐蚀电位降低，从而影响腐蚀性能。Cu-Ni-Fe合金的Fe含量不大于2%，否则合金会发生应力腐蚀。若超过4%，则加速了应力腐蚀。当铁的含量为0.5%时，耐蚀性能急剧提高。添加适量的Fe能提高合金的耐蚀性，对于其作用主要有两种观点：一种观点认为固溶态的铁形成氧化铁的腐蚀产物膜，膜中含有水，它充当了阳极抑制剂；另一种观点认为Fe能够进入到含有缺陷的Cu2O点阵中，并由此增加了腐蚀产物膜的阳极和阴极阻力。

Mn的作用：Mn在熔炼过程中既可以作为脱氧剂，也可以提高熔体的流动性。在Cu-Ni-Mn合金中可以和Ni形成MnNi化合物而使合金发生沉淀强化，Mn还能提高合金抗流动海水冲蚀能力。

Cr的作用：本合金中添加Cr主要有2个作用，一是强化作用，通过形成含Cr固溶体或通过时效形成Cr质点强化合金；二是在海水环境下，特别是在含砂海水冲蚀腐蚀环境下，合金基体中的固溶Cr和Al优先腐蚀，在合金表面形成致密混合氧化物保护膜。

Co的作用：本合金添加少量Co主要提高合金基体的强度和平衡电位，提高合金基体的耐蚀性。

Si的作用：本合金添加少量主要提高合金基体的强度，另外提高合金海水静态浸泡条件下的耐蚀性，同时可以降低合金的液相线温度，缩小凝固温度范围，提高合金充型能力，提高合金铸件的组织致密性和耐压性。

本发明的有益效果：

一、本发明所述的铜合金中含有Cu、Ni、Al、Fe、Mn、Co、Cr和Si几种元素，向合金中加入适量的Ni、Al、Fe和Mn提高合金的耐蚀性，用添加Al、Fe、Mn和Cr取代Ni降低了合金成本，添加Al、Cr在合金表面通过选择性腐蚀形成保护性混合氧化膜提高合金的耐腐蚀磨损性能，添加Co、Si等合金元素提高合金的强度和硬度。另外，上述合金元素加入后，Al和Ni可以发生Ni₃Al沉淀硬化，Mn和Ni形成MnNi化合物而使合金发生沉淀强化，Fe和Al形成化合物析出提高耐冲蚀性，Mn和Si可以形成Mn₅Si₃复杂金属化合物强化合金基体等，各种元素间相互作用可形成多种金属化合物，提高合金的强度和硬度，同时Cr和Al优先腐蚀表面形成致密氧化膜，提高海洋环境固液多相流工况下合金的耐腐蚀磨损能力，提高合金的使用寿命。此外，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。

二、本发明所述铜合金的制备方法中，使用冰晶石和石墨粉的混合物进行覆盖，第一次覆盖用来清渣、除气和除杂质，第二次为补充损耗；采用CuMn20中间合金、CuFe10中间合气金、电解Ni、电解铝、电解铜、CuCo5中间合金和纯硅为原料进行制备，制备中高熔度合金元素先添加，低熔点和一氧化合金后添加，主要是避免烧损；原料添加完毕后升温，提高合金流动性，使充型饱满。经熔炼、均匀化退火后机械加工，退火后的标准电极电位在-0.041-+0.245 V之间，制备的合金硬度为118-185 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)，该发明制备的铜合金，相较于现有技术制备的铜合金，硬度方面有明显增强，冲蚀速率显著下降；而且，均匀性好、残留应力小、成本低、效率高，具有耐海水腐蚀磨损、耐海洋生物腐蚀、耐高流速腐蚀等性能，可满足海洋工程关键部件如阀座、管道弯头等对耐海水腐蚀磨损的要求。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：0.5%的Ni，2.0%的Al，0. 5%的Fe，2.5%的Mn，0.15%的Co，0.15%的Cr，0.5%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

上述耐含砂海水腐蚀磨损用铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料

按照上述质量百分比，称取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

(2)熔炼

采用工频无铁芯感应电炉，炉衬材料为硅砂。熔炼合金的覆盖剂选用无水冰晶石与石墨粉的混合物，其中，无水冰晶石和石墨粉的比例为1:3，石墨粉和无水冰晶石的纯度均>99%。首先进行烘烤和预热至暗红形成炉胆；升温至1150-1200℃；加入电解铜熔化；加入铜合金总量的1.4%的覆盖剂进行第一次覆盖；顺序加入Cn-Mn中间合金、Cu-Co中间合金、Cu-Fe中间合金、电解镍和纯铬，每种原料加入的时间间隔为1-2min，加入过程中持续用石墨棒搅拌；顺序加入电解铝和纯硅，每种原料加入的时间间隔为1-2min，加入过程中持续用石墨棒搅拌；加入铜合金总量的0.6%的覆盖剂进行第二次覆盖；磷铜脱氧，搅拌捞渣，升温至1200-1250 ℃，取样，测温，出炉，大气环境熔炼。

(3)均匀化退火

为了减少合金成分的偏析，提高合金基体的耐腐蚀性，应在900 ℃下退火10 h。

（4）机械加工

根据零件图进行车、铣、磨削等粗、半精、精机械加工。

（5）去应力退火

为了消除零件的机械加工造成的内应力，可以对工件进行去应力退火，具体工艺为300 ℃、2h。

（6）检验与入库

加工完产品经检验合格后包装、入库备用。

采用本发明方法制得的铜合金的性能指标为: 退火后的标准电极电位是+0.245V，硬度118 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例2

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：5.5%的Ni，4.5%的Al，1.0%的Fe，6.5%的Mn，0.55%的Co，0.45%的Cr，0.75%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法相同。制得的铜合金的性能指标为:退火后的标准电极电位是+0.0954 V，硬度161HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.3mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例3

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：10.0%的Ni，6.5%的Al，1.5%的Fe，10.0%的Mn，1.0%的Co，0.9%的Cr，1.0%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.47%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.63%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是-0.0409 V，硬度185 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例4

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：1.0%的Ni，3.0%的Al，0.75%的Fe，3.5%的Mn，0.25%的Co，0.3%的Cr，0.6%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.47%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.63%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.207 V，硬度129 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例5

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：1.5%的Ni，4.0%的Al，1.25%的Fe，4.5%的Mn，0.35%的Co，0.4%的Cr，0.7%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.54%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.66%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.185 V，硬度137 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例6

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：2.5%的Ni，5.0%的Al，0.5%的Fe，5.5%的Mn，0.45%的Co，0.6%的Cr，0.8%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.61%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.69%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.0578 V，硬度165 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例7

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：7.0%的Ni，6.0%的Al，0.6%的Fe，7.5%的Mn，0.7%的Co，0.7%的Cr，0.9%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.68%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.72%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.132 V，硬度149 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例8

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：9.0%的Ni，2.5%的Al，1.4%的Fe，9.0%的Mn，0.9%的Co，0.8%的Cr，0.9%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.68%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.72%的覆盖剂。制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.168 V，硬度140 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例9

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：4.0%的Ni，2.5%的Al，1.1%的Fe，10%的Mn，0.8%的Co，0.9%的Cr，0.5%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.75%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.75%的覆盖剂制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.116 V，硬度153 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

实施例10

一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其含有的元素成分及其对应的质量百分比分别为：8.0%的Ni，6.3%的Al，1.3%的Fe，8.5%的Mn，0.6%的Co，0.5%的Cr，0.95%的Si，余量为铜和不可避免的杂质元素。

按照上述质量百分比，取以下原料：电解Al，纯度≥99.9%；电解Ni，纯度≥99.9%；中间合金CuMn20，Mn的含量≥19.8%；中间合金CuFe10，Fe含量≥9.8%；电解Cu，纯度≥99.9%；中间合金CuCo5，Co含量≥4.8%；纯Cr，纯度≥99.9%；纯Si，纯度≥99.9%。

利用上述原料制备耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金材料，制备方法与实施例1中所述的制备方法大致相同，不同之处在于：第一次覆盖加入铜合金总量的1.75%的覆盖剂，第二次覆盖加入铜合金总量的0.75%的覆盖剂制得的铜合金的性能指标为：退火后的标准电极电位是+0.0156 V，硬度172 HBW，海水条件下冲蚀腐蚀速率低于0.5mg/h(冲刷速度8-14m/s)。

另外，需要说明的是，以上所述的实施例应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：所含的元素成分及其质量百分比分别为：Ni：0.5-10.0%；Al：2.0-6.5%；Fe：0.5-1.5%；Mn：2.5-10.0%；Co：0.15-1.0%；Cr：0.15-0.9%；Si：0.5-1.0%；余量为Cu和不可避免的杂质元素；

其制备方法包括以下步骤：

（1）按照元素成分的质量百分比称取电解镍、电解铝、纯铬和纯硅，其中，以Cu-Mn中间合金、Cu-Fe中间合金、Cu-Co中间合金和电解铜的形式引入Mn、Fe、Co和铜；

（2）将熔炼炉预热后加热至1150-1200℃，然后加入步骤（1）称取的电解铜进行熔化，采用覆盖剂第一次覆盖；顺序加入步骤（1）称取的Cn-Mn中间合金、Cu-Co中间合金、Cu-Fe中间合金、电解镍和纯铬 ，每个顺序之间加入的时间间隔为1-2min，加入过程中用石墨棒搅拌；然后顺序加入步骤（1）称取的电解铝和纯硅，每个顺序之间时间间隔为1-2min，加入过程中用石墨棒搅拌；采用覆盖剂第二次覆盖；磷铜脱氧，搅拌捞渣，升温至1200-1250 ℃出炉，大气环境熔炼；

（3）浇注成型，在900 ℃下保温处理10 h进行均匀化退火。

2.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：对采用所述制备方法制备的铜合金加工成的工件进行机加工后去应力退火，退火温度为300℃，时间为2h。

3.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：所述覆盖剂的总加入量为铜合金质量的2.0%-2.5%，所述覆盖剂为无水冰晶石与石墨粉的混合物。

4.如权利要求3所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：所述覆盖剂中无水冰晶石与石墨粉的重量比为1:3。

5.如权利要求4所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：所述覆盖剂第一次覆盖量为总加入量的70%，第二次覆盖量为总加入量的30%。

6.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于：步骤（2）中熔炼炉采用炉衬材料为硅砂的工频无铁芯感应电炉，预热和烘烤至暗红形成炉胆。

7.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于，所述Cu-Mn中间合金中Mn的质量百分比为不小于19.8%，余量为铜。

8.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于，所述Cu-Fe中间合金中Fe的质量百分比为不小于9.8%，余量为铜。

9.如权利要求1所述的一种耐含砂海水腐蚀磨损的铜合金，其特征在于，所述Cu-Co中间合金中Co的质量百分比为不小于4.8%，余量为铜。