CN114107728A - 一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料 - Google Patents

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Abstract

一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，配料‑熔铸；根据需求将物料铸成线坯或锭坯；物料铸成线坯后，进行拉伸‑退火‑酸洗‑拉伸‑检验；物料铸成锭坯后，进行加热‑热轧‑铣面‑冷轧‑退火‑精轧‑清洗‑检验；配料：Cu：78～90％、Al：2～4％、Co：1～2％，Mn：1～2％,Sr：0.003～0.1％，余量为Zn及不可避免的杂质，各组分之和为百分之百；本发明所生产的黄铜材料，通过合金化设计，提高了材料的耐海水腐蚀性，耐深远海流动海水长期冲刷腐蚀，同时具有强度高、塑性好、加工成形性好、耐海水冲刷的优点，强韧性好、容易加工成形，适宜于深远海环境应用。

Description

一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其涉及一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料。
背景技术
中国是水产养殖第一大国，也是世界水产品进出口贸易大国，水产品产量从1989年起连续30年稳居世界首位，2020年总产量达到6549万吨，其中养殖产品占比达到79.8％。目前，中国养殖水产品占世界水产品养殖总产量的60％以上。
2020年，中国水产养殖种类达到300种以上，养殖水产品人均年有量37公斤，是世界平均水平的2倍。渔业产值占农业产值比重从1978年的1.6％提高到2020年的9.27％。2020年，专业从事水产养殖的人口达到457.5万人，是1978年的8.8倍；渔民人均纯收入达到21837元，是1985年的35倍。国内海洋捕捞产量由2011年的1241.94万吨降至2020年的947.41万吨，减少了23.7％，极大缓解了天然渔业资源保护利用的压力。
深远海养殖能够拓展养殖发展空间：深远海中，水体交换速度更快，承载力更高，不仅可以避免养殖诱发的近海海域富营养化，还能够减少养殖病害，提高水产品质量，减轻近岸生态环境压力，对实现水产养殖提质增效和渔业现代化、保障食物安全和水产养殖业持续发展具有重要意义。深远海养殖是我国深蓝渔业发展的主体，也是渔业绿色发展的重要方向
海水是一种类电解质溶液，溶有一定的氧，含盐量、海水电导率、溶解物质、pH值、温度、海水流速和海生物等都会对腐蚀产生影响，这就决定海水腐蚀的电化学特征：①海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化；②海水腐蚀的阴极去极化剂是氧，阴极过程是腐蚀反应的控制性环节；③海水腐蚀的电阻性阻滞较小，异种金属的接触能造成显著的电偶腐蚀；④在海水中由于钝化的局部破坏，很容易发生点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。
海洋环境包括海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区、海泥区，每个区带都有其特有的腐蚀环境，铜及铜合金在同一海域的不同区域内的腐蚀性不同，深远海环境下对材料耐蚀性要求高。
海洋腐蚀是腐蚀和污损共同作用的结果，海洋中的腐蚀破坏是由环境的物理、化学、生物等多方因素共同作用的结果。海洋腐蚀是深远海养殖用围网材料应用面临的最大挑战，也是制约我国深远海水产养殖业发展的“卡脖子”问题。
由于深远海环境下的强烈腐蚀性，目前的耐蚀黄铜HAl77-2、HSn70-1系列合金不能满足深远海水产养殖的耐多重腐蚀性要求。
鉴于上述原因，现研发出一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，所生产的黄铜材料，通过合金化设计，提高了材料的耐海水腐蚀性，耐深远海流动海水长期冲刷腐蚀，同时具有强度高、塑性好、加工成形性好、耐海水冲刷的优点，强韧性好、容易加工成形，适宜于深远海环境应用。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，工艺流程为：配料-熔铸；根据需求将物料铸成线坯或锭坯；
物料铸成线坯后，进行拉伸-退火-酸洗-拉伸-检验；
物料铸成锭坯后，进行加热-热轧-铣面-冷轧-退火-精轧-清洗-检验；
配料：Cu：78～90％、Al：2～4％、Co：1～2％，Mn：1～2％,Sr：0.003～0.1％，余量为Zn及不可避免的杂质，各组分之和为百分之百；
熔铸：采用感应电炉进行熔炼，熔炼温度为1170～1230℃，铸造温度控制在1110～1160℃；
在感应电炉中加入电解铜熔化后，加入Al、Co、Mn，之后逐块加入锌锭、Cu-Sr或Al-Sr中间合金；
炉料全部熔化，熔体温度1110～1160℃，进行铸造，根据需求铸造成线坯或锭坯。
铸成线坯后；
拉伸：采用拉伸机对线坯进行拉伸，加工率为20～70％；
退火：拉伸后的坯料进行中间软化退火，退火温度为400～700℃，保温时间：2～8h；
酸洗：退火后的坯料进行酸洗，除去表层氧化物；
拉伸：退火酸洗后的坯料进行拉伸，加工率为20～60％；
检测：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
铸成锭坯后；
加热：采用加热炉对锭坯进行加热，加热温度：700～950℃，保温时间：2～8h；
热轧：热轧机对加热后的锭坯进行热轧开坯；
铣面：对热轧后的坯料上下表面铣面除去表面氧化皮；
冷轧：铣面后的热轧带坯在初轧机进行冷轧；
退火：对冷轧后的带材进行中间软化退火，退火温度为400～700℃，保温时间：2～8h；
精轧：退火后的带材在精轧机进行冷轧；
清洗：精轧后的带材进行表面清洗；
检验：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
本发明的有益效果是：添加Al的作用：固溶于黄铜中，提高材料耐蚀性、耐磨性、强度、反复弯折性、弹性和硬度：铝黄铜表面铝的离子化倾向比锌大，优先与腐蚀气体或溶液中的氧结合，形成坚硬致密的氧化膜，提高对气体、溶液、特别是高速海水的耐蚀性：Al的原子半径大于Cu、Zn原子，对基体固溶强化效果好：
添加Co的作用：固溶于黄铜中，进一步提高合金强度、韧性和耐蚀性，材料抗脱锌及抗应力腐蚀破裂的能力均增强，并有利于改善材料加工性能：
添加Mn的作用：固溶于黄铜中，提高黄铜的强度、硬度；显著升高黄铜在海水氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性：
添加Sr的作用：锶的固溶度很小，易在晶界上聚集，阻碍晶粒长大，降低界面能，促进生核，起到细化晶粒的作用，提高材料强度、硬度、耐蚀性、耐磨性等；对进一步提高铝黄铜材料塑性与加工成形性有利；
本发明所生产的黄铜材料，通过合金化设计，提高了材料的耐海水腐蚀性，耐深远海流动海水长期冲刷腐蚀，同时具有强度高、塑性好、加工成形性好、耐海水冲刷的优点，强韧性好、容易加工成形，适宜于深远海环境应用。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
深远海水产养殖用铜合金材料：φ7.0mm线材；
配料：Cu：80％，Al：2.2％，Co：1.5％，Mn：1.5％，Sr：0.08％，Zn：14.72％；
熔铸：在感应电炉中加入电解铜熔化后，加入Al、Co、Mn，之后逐块加入锌锭、Cu-Sr或Al-Sr中间合金；炉料全部熔化，熔体温度达到1110～1160℃，进行铸造，铸成线坯；
拉伸：采用拉伸机对坯料进行拉伸，加工率为20～70％；
退火：拉伸后的坯料进行中间软化退火，退火温度为450～700℃，保温时间：2～8h；
酸洗：退火后的坯料进行酸洗，除去表层氧化物；
拉伸：退火酸洗后的坯料进行拉伸，加工率为20～60％；
检测：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
实施例2
深远海水产养殖用铜合金材料：φ3.0mm线材；
配料：Cu：85％，Al：2.5％，Co：1.5％，Mn：1.5％，Sr：0.06％，Zn：9.44％；
熔铸：在感应电炉中加入电解铜熔化后，加入Al、Co、Mn，之后逐块加入锌锭、Cu-Sr或Al-Sr中间合金；炉料全部熔化，熔体温度1110～1160℃，进行铸造，铸成线坯；
拉伸：采用拉伸机对坯料进行拉伸，加工率为20～70％；
退火：拉伸后的坯料进行中间软化退火，退火温度为450～700℃，保温时间：2～8h；
酸洗：退火后的坯料进行酸洗，除去表层氧化物；
拉伸：退火酸洗后的坯料再进行拉伸，加工率为20～50％；
检测：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
实施例3
深远海水产养殖用铜合金材料：2.5×2000*4000mm板
配料：Cu：87％，Al：2.6％，Co：1.3％，Mn：1.3％，Sr：0.05％，Zn：7.75％；
熔铸：在感应电炉中加入电解铜熔化后，加入铝、钴、锰，之后逐块加入锌锭、Cu-Sr或Al-Sr中间合金。炉料全部熔化，熔体温度1110～1160℃，进行铸造，铸成锭坯；
加热：采用加热炉对锭坯进行加热，加热温度：700～920℃，保温时间：2～8h；
热轧：采用热轧机对加热后的锭坯进行热轧开坯，加工率为60～90％；
铣面：对热轧后的坯料上下表面铣面除去表面氧化皮，单面铣面厚度为：0.3～0.8mm；
冷轧：铣面后的热轧带坯在初轧机进行冷轧，加工率为50～90％。
退火：冷轧后的带材进行中间软化退火，退火温度为400～700℃，保温时间：2～8h；
精轧：退火后的带材在精轧机进行冷轧，加工率为20～60％；
清洗：精轧后的带材除去表面油脂；
检验：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。

Claims (3)

1.一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，其特征在于：配料-熔铸；根据需求将物料铸成线坯或锭坯；
物料铸成线坯后，进行拉伸-退火-酸洗-拉伸-检验；
物料铸成锭坯后，进行加热-热轧-铣面-冷轧-退火-精轧-清洗-检验；
配料：Cu：78～90％、Al：2～4％、Co：1～2％，Mn：1～2％,Sr：0.003～0.1％，余量为Zn及不可避免的杂质，各组分之和为百分之百；
熔铸：采用感应电炉进行熔炼，熔炼温度为1170～1230℃，铸造温度控制在1110～1160℃；
在感应电炉中加入电解铜熔化后，加入Al、Co、Mn，之后逐块加入锌锭、Cu-Sr或Al-Sr中间合金；
炉料全部熔化，熔体温度1110～1160℃，进行铸造，根据需求铸造成线坯或锭坯。
2.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，其特征在于：
铸成线坯后；
拉伸：采用拉伸机对线坯进行拉伸，加工率为20～70％；
退火：拉伸后的坯料进行中间软化退火，退火温度为400～700℃，保温时间：2～8h；
酸洗：退火后的坯料进行酸洗，除去表层氧化物；
拉伸：退火酸洗后的坯料进行拉伸，加工率为20～60％；
检测：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
3.根据权利要求1所述的一种耐海洋腐蚀的深远海水产养殖用铜合金材料，其特征在于：
铸成锭坯后；
加热：采用加热炉对锭坯进行加热，加热温度：700～950℃，保温时间：2～8h；
热轧：热轧机对加热后的锭坯进行热轧开坯；
铣面：对热轧后的坯料上下表面铣面除去表面氧化皮；
冷轧：铣面后的热轧带坯在初轧机进行冷轧；
退火：对冷轧后的带材进行中间软化退火，退火温度为400～700℃，保温时间：2～8h；
精轧：退火后的带材在精轧机进行冷轧；
清洗：精轧后的带材进行表面清洗；
检验：检测项目包括化学成分、尺寸偏差、表面质量、力学性能。
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