CN114231788A - 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用 - Google Patents

低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114231788A
CN114231788A CN202111486432.4A CN202111486432A CN114231788A CN 114231788 A CN114231788 A CN 114231788A CN 202111486432 A CN202111486432 A CN 202111486432A CN 114231788 A CN114231788 A CN 114231788A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
nickel
alloy
silver
zinc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111486432.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘觐
蔡克强
刘志礼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yingtan Tuoxin Electrical And Mechanical Co ltd
Original Assignee
Yingtan Tuoxin Electrical And Mechanical Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yingtan Tuoxin Electrical And Mechanical Co ltd filed Critical Yingtan Tuoxin Electrical And Mechanical Co ltd
Priority to CN202111486432.4A priority Critical patent/CN114231788A/zh
Publication of CN114231788A publication Critical patent/CN114231788A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/02—Obtaining noble metals by dry processes
    • C22B11/021—Recovery of noble metals from waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0026—Pyrometallurgy
    • C22B15/0056—Scrap treating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/30—Obtaining zinc or zinc oxide from metallic residues or scraps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001—Dry processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及铜合金技术领域，公开了一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用。按质量百分比计，所述合金包括以下含量的组分：Ni，13.1～15.0％；Zn，25.5～39.0％；Ag，0.05～0.25％；Co，0.01～0.15％；Fe，0.01～0.40％；Mn，0.01～0.20％；Si，0.01～1.00％；Al，0.01～1.00％；余量为Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。本发明的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，一方面采用较高比例锌作为合金成分，降低了合金成本；另一方面由于允许较高的Si、Fe、Al、Mn含量，除少量银锭外，均可采用白铜废料、黄铜废料、铜银合金废料为原料，进一步显著降低合金成本。

Description

低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用
技术领域
本发明涉及铜合金技术领域，特别是涉及一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用。
背景技术
当前，人们对抗菌的重视提高到了前所未有的高度，不仅是医疗卫生、家用电器、纺织品、建筑用材、日用品等传统抗菌应用领域，还是汽车行业和建筑行业等新兴抗菌需求领域，在对抗菌材料需求量大幅提升的同时，对抗菌材料的性能也提出了更高、更综合、更迫切的需求。银是抗菌效果最好的长效抗菌剂，但银资源稀缺、价格昂贵，难以普及使用。铜及铜合金材料不仅具有良好的抗菌性，还具有优异的综合力学性能、耐腐蚀性能和导电导热性能，同时还具有美丽的金属光泽和质感，是家用电器、建筑、汽车、卫浴、日用、医疗卫生等领域最有应用前景的抗菌材料之一。
目前，应用于抗菌需求的铜制品大多采用铜含量达到99％以上的纯铜材料，然而纯铜价格依然较高，强度和硬度却较低，容易变形，在许多场景应用时难以达到力学性能的要求，纯铜的抗菌性能和耐腐蚀性能也有待进一步提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前抗菌用纯铜成本高昂、强度和硬度较低、抗菌性能和耐腐蚀性能无法进一步提高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.1～15.0％； Zn，25.5～39.0％；Ag，0.05～0.25％；Co，0.01～0.15％；Fe，0.01～ 0.40％；Mn，0.01～0.20％；Si，0.01～1.00％；Al，0.01～1.00％；余量为Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。本发明微银铜镍锌合金具有良好的抗菌特性、耐腐蚀性能、综合力学性能和切削加工性能。
优选的，所述低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.65％；Zn，38.34％；Ag，0.104％；Co， 0.11％；Fe，0.28％；Mn，0.03％；Si，0.35％；Al，0.30％；以及余量Cu 和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
优选的，所述低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.78％；Zn，30.49％；Ag，0.167％；Co， 0.09％；Fe，0.23％；Mn，0.0147％；Si，0.22％；Al，0.18％，以及余量 Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
优选的，所述低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.34％；Zn，30.96％；Ag，0.212％；Co， 0.08％；Fe，0.21％；Mn，0.0155％；Si，0.2089％；Al，0.254％；以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
本发明还提供一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的再生工艺，使用硅砂炉衬的感应电炉，且以木炭为覆盖剂进行熔炼，按照以下步骤进行：
a、先向感应电炉中加入黄铜废料和木炭升温使黄铜废料完全熔化；
b、黄铜废料完全熔化后继续升温至11805.7×(100×Zn wt.％-20)+3.7×(100×Ni wt.％-15)±10℃，依次加入白铜废料、铜银高铜合金废料或银锭；
c、继续升温10～30℃，加入硅锰合金脱氧剂；
d、升温喷火4～6次；
e、测温取样：进行炉前分析根据分析结果进行补料或者冲淡；镍、锌两种合金元素控制含量在范围内，微量合金元素硅、锰、铁、铝仅控制上限不控制下限；微量合金元素银仅控制下限，不控制上限；
当镍、锌或银含量低于下限时，Ni元素补料量X按照公式(5)计算：
Figure BDA0003396750130000031
式(5)中，M为炉内原有熔体质量；a为补充后Ni元素的目标质量含量/％；b为补充前(炉前分析)Ni元素的质量含量/％；[Ni]为白铜废料中镍元素的质量含量/％；Ni为待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量/％；
Zn元素补料量X按照公式(6)计算：
Figure BDA0003396750130000032
式(6)中，M为炉内原有熔体质量；a为补充后Zn元素的目标质量含量/％；b为补充前(炉前分析)Zn元素的质量含量/％；[Zn]为黄铜废料中锌元素的质量含量/％；Zn为待制备铜镍锌合金中锌元素的名义质量含量/％；
Ag元素补料量X按照公式(7)计算：
Figure BDA0003396750130000033
式(7)中，M为炉内原有熔体质量；a为补充后Ag元素的目标质量含量/％；b为补充前(炉前分析)Ag元素的质量含量/％；[Ag]为铜银高铜合金废料中银元素的质量含量/％；Ag为待制备铜镍锌合金中银元素的名义质量含量/％；
当Zn元素超上限时，加入电解铜冲淡，电解铜加入量XCu按照公式 (8)计算：
Figure BDA0003396750130000034
同时需加入白铜废料补充Ni元素，此时白铜废料的加入量XCu-Zn按照公式(9)计算：
Figure BDA0003396750130000041
式(9)中，[Ni]为白铜废料中Ni元素的质量含量/％；Ni为待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量/％；
同时还需加入银锭补充Ag元素，银锭的加入量XAg按照公式(10) 计算：
XAg＝(XCu+XCu-Ni)×Ag％ (10)；
式(10)中，Ag％为待制备铜镍锌合金中银元素的名义质量含量；
f.出炉铸锭，出炉温度控制在[1200-5.7×(100×Zn wt.％-20)+3.7×(100×Niwt.％-15)]±20℃。
优选的，进行所述步骤a前还包括以下步骤：
S1、原料准备：普通黄铜废料，其中Zn含量为35～55wt％，且黄铜废料占总装炉量的50～80％；普通白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜或锰白铜废料，其中Ni含量15～50wt％；Cu-Ag高铜合金废料，其中Ag含量 0.06～0.2％；银锭、电解铜；
S2、原料预处理：将按比例配好的合金废料打包压制成预定规格的块状，加热至200～350℃，保温1～3小时，进行预处理；
S3、计算炉料和脱氧剂的配料比：铜锌或锌白铜废料中锌元素的补偿量B[Zn]按公式(1)计算：
B[Zn]＝[Cu-Zn]×[1.2+0.05×(100×Zn wt.％-20)]％ (1)；
式(1)中，[Cu-Zn]为铜锌废料重量，Zn％为本发明待制备铜镍锌合金中锌元素的名义质量含量；
普通白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜或锰白铜废料中镍元素的补偿量B[Ni]按公式(2)计算：
B[Ni]＝[Cu-Ni]×[0.15×(100×Ni wt.％)]％ (2)；
式(2)中，[Cu-Ni]为铜镍废料重量，Ni为本发明待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量；
铜银高铜合金废料中银元素的补偿量B[Ag]按公式(3)计算：
B[Ag]＝[Cu-Ag]×[0.02×(100×Ag wt.％)]％ (3)；
式(3)中，[Cu-Ag]为铜银高铜合金废料重量，Ag％为本发明待制备铜镍锌合金中Ag元素的名义质量含量；
硅、锰、铁、铝四种微量合金元素不单独计算配料比；
硅锰合金脱氧剂用量TY[Si-Mn]按公式(4)计算：
TY[Si-Mn]＝总装炉量×(0.01～0.03) (4)。
优选的，所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金应用于家具、灯具、医疗器械、钥匙、锁具、金属装饰品，具有较为广泛的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，一方面采用较高比例锌作为合金成分，降低了合金成本；另一方面除少量银锭外，均采用白铜废料、黄铜废料、铜银合金废料为原料，直接回收再生微银铜镍锌合金，进一步显著降低了合金成本。
2、传统工艺中，白铜废料的回收再利用通常是通过一套复杂的湿法或火法冶金工艺流程将铜和镍分离，具有流程长、能耗高、污染大、成本高的缺点；而作为熔炼回炉料的白铜废料，其中的镍元素是作为杂质元素，在回收市场上是不计价的，熔炼过程中镍元素属于杂质元素是需要去除的；长期以来，我国镍资源非常缺乏，而国际镍价不断走高，一方面是宝贵金属镍资源的稀缺，一方面白铜废料中大量镍资源不能得到合理的回收再利用，甚至不断被浪费掉；因此，本发明的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的再生工艺，以白铜废料为原料，直接回收再生铜镍锌合金，使金属镍资源得到了很好的回收再生和高值利用，同时大大降低了传统白铜回收再生的能源消耗、三废排放和成本。
3、本发明采用锌含量高于35％的普通黄铜废料制备具有更高附加值和综合性能的铜镍锌合金，避免了宝贵金属资源的回收降级再利用，是对低品位铜合金废料的高值利用和升级使用。
4、本发明合金中微量合金元素硅、铝、铁、锰，都非常容易从合金废料或熔炼过程中获得，因此不需要另外以纯金属或中间合金形式加入，简化了生产工艺流程和难度，亦降低了成本；另一方面，白铜、黄铜、铜银合金等的废料中往往存在一定量的钴、铁、锰、硅、铝元素，本发明在合金元素设计时将这些元素进行优化配合，使其成为新合金中的有益元素而非杂质元素，省去了新合金制备时复杂的元素精炼控制，有效降低了成本，亦是对废料的充分利用。
5、微量银的加入显著提高了合金的抗菌性能，以镍、锌为主要合金元素，添加微量铝、银、铁、硅，使合金获得较高强度和硬度的同时具备优良的耐腐蚀性能；添加较高的镍，严格控制硅、铝含量，使合金的虚拟锌含量严格控制在38％以下，充分保证合金在高温下获得α单相组织，具备极佳的热加工性能，常温下转变为(α+β)双相组织，使合金具有较高的强度和切削加工性能。
附图说明
图1是本发明实施例1低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的金相显微图。
图2为本发明实施例2低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的金相显微图。
图3为本发明实施例3低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的金相显微图。
图4为本发明实施例1至3低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的拉伸应力应变曲线，其中，试验运行1-3的曲线分别对应实施例1-3。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：如图1所示，本实施例提供一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.65％；Zn， 38.34％；Ag，0.104％；Co，0.11％；Fe，0.28％；Mn，0.03％；Si，0.35％； Al，0.30％；以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
实施例2：如图2所示，本实施例提供一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.78％；Zn， 30.49％；Ag，0.167％；Co，0.09％；Fe，0.23％；Mn，0.0147％；Si，0.22％； Al，0.18％，以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
实施例3：如图3所示，本实施例提供一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.34％；Zn， 30.96％；Ag，0.212％；Co，0.08％；Fe，0.21％；Mn，0.0155％；Si，0.2089％； Al，0.254％；以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
将上述实施例1至3的合金组分按照本发明的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的再生工艺进行熔铸，得到低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，将实施例1和2的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金按照检测标准JIS Z 2801-2012的《抗菌制品抗菌性能的检测与评价》部分进行测试，分别测试实施例1和2制备的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金对于大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922和金黄色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus)ATCC6538p的抗菌性能。并记录测试数据如下：
进行抗菌性能测试的实施例1和2的检测样平行样品数量均为3 片，样品规格型号为长×宽×厚＝5.4mm×5.5mm×0.4mm。
检测项目：0和24小时样品的平均活菌数、抗菌活性值(R)、抗菌率(％)。
抗菌性能检测结果-大肠杆菌(Escherichia coli)：
实施例1:空白对照样0小时的平均活菌数为1.0×104CFU/cm2，空白对照样24小时的平均活菌数为3.3×106CFU/cm2，抗菌活性值和抗菌率未测得。送检样0小时的平均活菌数未测得，送检样24小时的平均活菌数小于1.3CFU/cm2，抗菌活性值大于6.4,抗菌率大于99％。
实施例2:空白对照样0小时的平均活菌数为1.0×104CFU/cm2，空白对照样24小时的平均活菌数为3.3×106CFU/cm2，抗菌活性值和抗菌率未测得。送检样0小时的平均活菌数未测得，送检样24小时的平均活菌数小于1.3CFU/cm2，抗菌活性值大于6.4,抗菌率大于99％。
从上述内容可以看出本发明实施例1和2的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金在24小时后的活菌数均小于1.3，抗菌活性值均大于6.4，抗菌率均达到99％，对大肠杆菌具有良好的抗菌性能。
抗菌性能检测结果-金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)：
实施例1：空白对照样0小时的平均活菌数为1.9×104CFU/cm2，空白对照样24小时的平均活菌数为2.5×106CFU/cm2，抗菌活性值和抗菌率未测得。送检样0小时的平均活菌数未测得，送检样24小时的平均活菌数小于1.3CFU/cm2，抗菌活性值大于6.2,抗菌率大于99％。
实施例2：空白对照样0小时的平均活菌数为1.9×104CFU/cm2，空白对照样24小时的平均活菌数为2.5×106CFU/cm2，抗菌活性值和抗菌率未测得。送检样0小时的平均活菌数未测得，送检样24小时的平均活菌数小于1.3CFU/cm2，抗菌活性值大于6.2,抗菌率大于99％。
从上述内容可以看出，实施例1和2的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金对于金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌性能，在24小时后试验样品上的金黄色葡萄球菌数均小于1.3，抗菌活性值大于6.2，抗菌率达到99％。
金属材料拉伸实验测试
将实施例1至3制备的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金依照执行标准GB/T228.1-2010进行金属材料拉伸实验测试，将测试结果记录如下：
实施例1的抗拉强度Rm为396.00Mpa，布氏硬度为HB116；
实施例2的抗拉强度Rm为398.60Mpa，布氏硬度为HB117；
实施例3的抗拉强度Rm为392.60Mpa，布氏硬度为HB115；
从上述金属材料拉伸实验测试的测试结果和附图4可以看出本发明实施例1-3的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的抗拉强度均达到了 392Mpa以上,具有良好的抗拉伸性能。对实施例1至3的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金进行金相显微观察，如附图1至3所示，低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的金相显微组织均均为(ɑ+β)双相组织，在金相显微镜下呈发达的树枝状结晶组织，组织均匀致密，无明显夹杂、收缩、孔洞等缺陷，说明本发明合金的微观组织和力学性能一致且稳定，便于应用在家具、灯具、医疗器械、钥匙、锁具、金属装饰品等各类日用制品上。
中性盐雾耐腐蚀性能测试
将实施例1-3的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金按照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中的中性盐雾试验(NSS 试验)48h测试其耐蚀性，其中参比试样采用4块符合ISO 3574的CR4 级冷轧碳钢板。耐腐蚀性能测定结果如下所示：
参比样品的质量损失为0.18mg/mm2、0.21mg/mm2、0.19mg/mm2、 0.17mg/mm2。
实施例1：
样品1，单位面积质量损失0.09mg/mm2；
样品2，单位面积质量损失0.11mg/mm2；
样品3，单位面积质量损失0.12mg/mm2；
样品4，单位面积质量损失0.08mg/mm2。
实施例2：
样品1，单位面积质量损失0.06mg/mm2；
样品2，单位面积质量损失0.08mg/mm2；
样品3，单位面积质量损失0.09mg/mm2；
样品4，单位面积质量损失0.10mg/mm2。
实施例3：
样品1，单位面积质量损失0.07mg/mm2；
样品2，单位面积质量损失0.09mg/mm2；
样品3，单位面积质量损失0.08mg/mm2；
样品4，单位面积质量损失0.08mg/mm2。
实施例1-3制备的合金具有良好的韧性与耐腐蚀性能，其平均单位面积质量损失为0.0875mg/mm2，明显小于参比样品的单位面积质量损失0.1875mg/mm2，从上述耐腐蚀性能测试数据可以得出本申请的合金具有良好的耐盐雾腐蚀性能。
综上，本发明抗菌耐腐蚀的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，采用废旧回收金属制备，并通过增大合金中锌的比例，使其达到25.5～ 39％，以进一步降低合金的成本；本发明抗菌耐腐蚀的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，具有良好的抗菌特性和机械硬度以及耐腐蚀盐雾性能，该合金的硬度可以达到HB115以上，能有效抵抗48小时中性盐雾腐蚀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.1～15.0％；Zn，25.5～39.0％；Ag，0.05～0.25％；Co，0.01～0.15％；Fe，0.01～0.40％；Mn，0.01～0.20％；Si，0.01～1.00％；Al，0.01～1.00％；余量为Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
2.根据权利要求1所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.65％；Zn，38.34％；Ag，0.104％；Co，0.11％；Fe，0.28％；Mn，0.03％；Si，0.35％；Al，0.30％；以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
3.根据权利要求1所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.78％；Zn，30.49％；Ag，0.167％；Co，0.09％；Fe，0.23％；Mn，0.0147％；Si，0.22％；Al，0.18％，以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
4.根据权利要求1所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金，其特征在于，按质量百分比计，包括以下含量的组分：Ni，13.34％；Zn，30.96％；Ag，0.212％；Co，0.08％；Fe，0.21％；Mn，0.0155％；Si，0.2089％；Al，0.254％；以及余量Cu和其他微量杂质元素，其他微量杂质元素含量不超过0.01％。
5.低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的再生工艺，其特征在于，使用硅砂炉衬的感应电炉，且以木炭为覆盖剂进行熔炼，按照以下步骤进行：
a、先向感应电炉中加入黄铜废料和木炭升温使黄铜废料完全熔化；
b、黄铜废料完全熔化后继续升温至11805.7×(100×Zn wt.％-20)+3.7×(100×Niwt.％-15)±10℃，依次加入白铜废料、铜银高铜合金废料或银锭；
c、继续升温10～30℃，加入硅锰合金脱氧剂；
d、升温喷火4～6次；
e、测温取样：进行炉前分析根据分析结果进行补料或者冲淡；镍、锌两种合金元素控制含量在范围内，微量合金元素硅、锰、铁、铝，仅控制上限不控制下限；微量合金元素银仅控制下限，不控制上限；
当镍、锌或银含量低于下限时，Ni元素补料量X按照公式(5)计算：
Figure FDA0003396750120000021
式(5)中，M为炉内原有熔体质量，a为补充后Ni元素的目标质量含量/％，b为补充前(炉前分析)Ni元素的质量含量/％；[Ni]为白铜废料中镍元素的质量含量/％，Ni为待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量/％；
Zn元素补料量X按照公式(6)计算：
Figure FDA0003396750120000022
式(6)中，M为炉内原有熔体质量，a为补充后Zn元素的目标质量含量/％，b为补充前(炉前分析)Zn元素的质量含量/％，[Zn]为黄铜废料中锌元素的质量含量/％，Zn为待制备铜镍锌合金中锌元素的名义质量含量/％；
Ag元素补料量X按照公式(7)计算：
Figure FDA0003396750120000023
式(7)中，M为炉内原有熔体质量，a为补充后Ag元素的目标质量含量/％，b为补充前(炉前分析)Ag元素的质量含量/％，[Ag]为铜银高铜合金废料中银元素的质量含量/％，Ag为待制备铜镍锌合金中银元素的名义质量含量/％；
当Zn元素超上限时，加入电解铜冲淡，电解铜加入量XCu按照公式(8)计算：
Figure FDA0003396750120000031
同时需加入白铜废料补充Ni元素，此时白铜废料的加入量XCu-Zn按照公式(9)计算：
Figure FDA0003396750120000032
式(9)中，[Ni]为白铜废料中Ni元素的质量含量/％；Ni为待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量/％；
同时还需加入银锭补充Ag元素，银锭的加入量XAg按照公式(10)计算：
XAg＝(XCu+XCu-Ni)×Ag％ (10)；
式(10)中，Ag％为待制备铜镍锌合金中银元素的名义质量含量；
f.出炉铸锭，出炉温度控制在[1200-5.7×(100×Zn wt.％-20)+3.7×(100×Niwt.％-15)]±20℃。
6.根据权利要求5所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金的再生工艺，其特征在于，所述步骤a前还包括以下步骤：
S1、原料准备：普通黄铜废料，其中Zn含量为35～55wt％，且黄铜废料占总装炉量的50～80％；普通白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜或锰白铜废料，其中Ni含量15～50wt％；Cu-Ag高铜合金废料，其中Ag含量0.06～0.2％；银锭、电解铜；
S2、原料预处理：将按比例配好的合金废料打包压制成预定规格的块状，加热至200～350℃，保温1～3小时，进行预处理；
S3、计算炉料和脱氧剂的配料比：铜锌或锌白铜废料中锌元素的补偿量B[Zn]按公式(1)计算：
B[Zn]＝[Cu-Zn]×[1.2+0.05×(100×Zn wt.％-20)]％ (1)；
式(1)中，[Cu-Zn]为铜锌废料重量，Zn％为本发明待制备铜镍锌合金中锌元素的名义质量含量；
普通白铜、锌白铜、铁白铜、铝白铜或锰白铜废料中镍元素的补偿量B[Ni]按公式(2)计算：
B[Ni]＝[Cu-Ni]×[0.15×(100×Ni wt.％)]％ (2)；
式(2)中，[Cu-Ni]为铜镍废料重量，Ni为本发明待制备铜镍锌合金中镍元素的名义质量含量；
铜银高铜合金废料中银元素的补偿量B[Ag]按公式(3)计算：
B[Ag]＝[Cu-Ag]×[0.02×(100×Ag wt.％)]％ (3)；
式(3)中，[Cu-Ag]为铜银高铜合金废料重量，Ag％为本发明待制备铜镍锌合金中Ag元素的名义质量含量；
硅、锰、铁、铝四种微量合金元素不单独计算配料比；
硅锰合金脱氧剂用量TY[Si-Mn]按公式(4)计算：
TY[Si-Mn]＝总装炉量×(0.01～0.03) (4)。
7.权利要求1至4任一项所述的低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金应用于家具、灯具、医疗器械、钥匙、锁具、金属装饰品。
CN202111486432.4A 2021-12-07 2021-12-07 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用 Pending CN114231788A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111486432.4A CN114231788A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111486432.4A CN114231788A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114231788A true CN114231788A (zh) 2022-03-25

Family

ID=80753751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111486432.4A Pending CN114231788A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114231788A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114672691A (zh) * 2022-03-28 2022-06-28 中南大学 一种抑菌仿金铜合金及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2573198A1 (de) * 2011-09-22 2013-03-27 KME Germany GmbH & Co. KG Kupferwerkstoff für die Herstellung eines silberfarbigen Produktes mit einer antimikrobiellen Oberfläche
CN107151750A (zh) * 2017-05-22 2017-09-12 宁波博威合金板带有限公司 一种锌白铜合金及其制备方法和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2573198A1 (de) * 2011-09-22 2013-03-27 KME Germany GmbH & Co. KG Kupferwerkstoff für die Herstellung eines silberfarbigen Produktes mit einer antimikrobiellen Oberfläche
CN107151750A (zh) * 2017-05-22 2017-09-12 宁波博威合金板带有限公司 一种锌白铜合金及其制备方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114672691A (zh) * 2022-03-28 2022-06-28 中南大学 一种抑菌仿金铜合金及其制备方法和应用
CN114672691B (zh) * 2022-03-28 2022-08-16 中南大学 一种抑菌仿金铜合金及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110218885B (zh) 一种高强韧的挤压铸造铝合金及其制备方法
CN110343883B (zh) 一种高强韧的铸造铝硅合金及其废铝再生方法
WO2014117684A1 (zh) 一种热成型性能优异的无铅易切削耐蚀黄铜合金
US10697045B2 (en) Lead-free easy-cutting high-strength corrosion-resistant silicon-brass alloy and the preparation method and use thereof
CN105177344A (zh) 一种铜铁合金丝材及其制备方法
CN104073685B (zh) 一种高强度抗蠕变低铜合金材料及其应用
CN109266901B (zh) 一种Cu15Ni8Sn高强耐磨合金杆/丝的制备方法
CN102828064B (zh) 一种无铅易切削黄铜合金及其制备方法
CN101037753A (zh) 一种高强度耐热压铸镁合金及其制备方法
CN102776409B (zh) 一种耐蚀铜合金的制备工艺
CN106676357A (zh) 一种高塑性镁合金及其制备方法
CN114231788A (zh) 低成本微银抗菌耐蚀铜镍锌合金及其再生工艺和应用
CN103074515A (zh) 一种新型高导电易切削硒铜合金材料及其制备方法
CN106319282B (zh) 一种低成本、高塑性、耐海水腐蚀钛合金
CN103484710A (zh) 含微量稀土的铋黄铜合金拉制棒及其制造方法
WO2016065498A1 (zh) 一种高强度的变形锌基合金材料
CN103484712A (zh) 含微量稀土的铋黄铜合金拉制管及其制造方法
CN101289721B (zh) 高锰含量的镁-锰中间合金及制备方法
CN110747369A (zh) 一种无铅易切削硅镁钙黄铜合金及其制备方法
WO2012113241A1 (zh) 一种含Mg多组合变质的低锌热浸镀铝合金镀层材料及其制备方法
CN103421980B (zh) 一种高强弹性黄铜及其制备方法
CN103789569B (zh) 轴承保持架材料及其制造方法
CN108754221A (zh) 高速列车用电机摩擦盘材料及其制备方法
CN1664142A (zh) 高强韧性耐热稀土镁合金及其熔铸工艺
CN111500904A (zh) 中强超硬铝合金及其制造工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220325