CN110184496B

CN110184496B - 一种铋黄铜合金

Info

Publication number: CN110184496B
Application number: CN201910521270.XA
Authority: CN
Inventors: 张旭东; 潘晟; 刘新宽; 刘平; 陈小红
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-06-17
Also published as: CN110184496A

Abstract

本发明提供了一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu 58‑65％、Bi 0.2‑2.5％、Ni 0.5‑1.2％、Sn 0.05‑1.5％、Mn 0.02‑1.8％、Fe 0.02‑0.3％、Si 0.01‑0.03％、P 0.005‑0.1％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn。本发明的材料耐腐蚀，可以使用含较高含量的铋黄铜旧料，成本很低。

Description

一种铋黄铜合金

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀的铋黄铜合金，特别是提供了一种提高铋黄铜耐蚀性的铋黄铜配方，属于有色金属领域。

背景技术

在中国饮用水系统零部件多采用易切削黄铜材料制作，利用易切削铜中一些元素固体润滑作用，提高加工生产率，提高表面质量，降低成本。在无铅易切削黄铜领域，铋黄铜独领风骚，是目前研究最多、市场上应用最广的一类无铅黄铜。但是，铋黄铜制造的管道和阀门中的一些元素如铋，锌等，随着水的冲刷、浸泡或与水中的其它物质发生反应而进入水中，被人体摄入。而铋黄铜中由于铋锌等元素与铜基体存在的电位差，在使用过程中必然会产生电偶腐蚀而析出，如何提高铋黄铜的耐蚀性，而不降低铋黄铜的其它性能如切削性是铋黄铜亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种耐蚀性高的铋黄铜合金。针对铋黄铜存在的耐蚀性差，在水中析出元素超标的问题，本发明提出一种耐腐蚀良好的铋黄铜材料，通过合金化设计，提高含铋黄铜的耐蚀性，尤其是脱元素腐蚀性能，满足水暖系统对材料元素析出的要求。

本发明采用的技术方案是：

一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu 58-65％、Bi 0.2-2.5％、Ni 0.5-1.2％、Sn0.05-1.5％、Mn 0.02-1.8％、Fe 0.02-0.3％、Si 0.01-0.03％、P0.005-0.1％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn。

优选地，所述的铋黄铜合金的组成及其质量百分比为：Cu 63％、Bi 1.4％、Ni0.8％、Sn 0.6％、Mn 0.4％、Fe0.05％、Si 0.03％、P 0.01％、杂质元素含量<0.05％、Zn余量。

本发明还提供了上述的铋黄铜合金的制备方法，其特征在于，包括：使用含铋切削黄铜旧料，按配比加入Bi、Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金中的至少一种，熔炼得到铋黄铜合金。

优选地，所述的含铋切削黄铜旧料的用量为10-50％。

优选地，所述的含铋切削黄铜旧料的用量为10-30％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使用含铋切削黄铜旧料作为Bi的部分或全部来源以及Cu、Sn、Si、Zn的部分来源，通过微合金化设计，即加入微量的Sn、Zn、Mn、Si、Fe、P并进行合理配合，来达到提高合金耐腐蚀的目的；其作用原理一是通过合金元素的添加，提高铜合金的腐蚀电位、降低腐蚀电流，从而提高合金的耐蚀性。另一方面，微量合金元素的添加，可以和铜合金中的锌、铋等形成固溶体或者合金，也提高了合金中含锌相的电位，因而材料抗脱锌能力提高，从而满足对合金中元素析出量的要求。通过添加合金元素对铋黄铜废料中铋的分布形态进行改变，进而以达到改善材料力学性能，消除或减轻Bi在合金中的脆性影响，提高合金塑性的目的，使得铋黄铜旧料可以很容易添加到其它合金材料而没有脆化现象，从而实现现有易切削铋黄铜废料的有效处置和利用，形成含铋易切削黄铜绿色循环利用。同时由于加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，不会造成材料加工困难；合金中不含元素铅、砷，不会对环境带来危害。本发明的材料耐腐蚀，可以使用含较高含量的铋黄铜旧料，成本很低。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu 58％、Bi 0.2％、Ni 0.5％、Sn1.5％、Mn 0.02％、Fe 0.02％、Si 0.01％、P 0.1％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn。上述的铋黄铜合金的制备方法，包括：按照配方质量比，使用10wt％(以所有原料的总质量为基准)含铋切削黄铜旧料，按配比加入Bi、Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金。制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，脱锌腐蚀深度为60μm。元素析出量达到国家《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)要求。

实施例2

一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu 65％、Bi 2.5％、Ni 1.2％、Sn0.05％、Mn 1.8％、Fe0.3％、Si 0.03％、P 0.005％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn。上述的铋黄铜合金的制备方法，包括：按照配方质量比，使用10wt％(以所有原料的总质量为基准)含铋切削黄铜旧料，按配比加入Bi、Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金，制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，脱锌腐蚀深度为60μm。元素析出量达到国家《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)要求。

实施例3

一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu 63％、Bi 1.4％、Ni0.8％、Sn0.6％、Mn 0.4％、Fe0.05％、Si 0.03％、P 0.01％、杂质元素含量<0.05％、Zn余量。上述的铋黄铜合金的制备方法，包括：按照配方质量比，使用10wt％(以所有原料的总质量为基准)含铋切削黄铜旧料，按配比加入Bi、Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金，，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金，制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，脱锌腐蚀深度为50μm，元素析出量达到国家《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)要求。

实施例4

一种铋黄铜合金，其组成及其质量百分比为：Cu 63％、Bi 0.2％、Ni 0.5％、Sn0.05％、Mn 0.02％、Fe 0.02％、Si 0.01％、P 0.005％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn。

上述的铋黄铜合金的制备方法，包括：按照配方质量比，使用30wt％(以所有原料的总质量为基准)含铋切削黄铜旧料，按配比加入Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金，1050-1100℃熔炼30分钟，得到铋黄铜合金，制备得到的黄铜合金材料强度超过400MPa，脱锌腐蚀深度为100μm，元素析出量达到国家《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)要求。

以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种铋黄铜合金，其特征在于，其组成及其质量百分比为：Cu 58-65％、Bi 0.2-2.5％、Ni 0.5-1.2％、Sn 0.05-1.5％、Mn 0.02-1.8％、Fe 0.02-0.3％、Si 0.01-0.03％、P0.005-0.1％、杂质元素含量<0.05％、余量为Zn；所述的铋黄铜合金的制备方法，包括：使用含铋切削黄铜旧料，按配比加入Bi、Cu、Ni、Sn、Zn、Mn、Si和Fe单质以及Cu-P中间合金中的至少一种，熔炼得到铋黄铜合金；所述的含铋切削黄铜旧料的用量为10-50％。

2.如权利要求1所述的铋黄铜合金，其特征在于，所述的铋黄铜合金的组成及其质量百分比为：Cu 63％、Bi 1.4％、Ni 0.8％、Sn 0.6％、Mn 0.4％、Fe 0.05％、Si 0.03％、P0.01％、杂质元素含量<0.05％、Zn余量。

3.如权利要求1所述的铋黄铜合金，其特征在于，所述的含铋切削黄铜旧料的用量为10-30％。