CN1730692B - 一种功能合金材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功能合金材料及其制备方法和用途，该功能合金材料的质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。其制备方法包括：①按所述配方要求将通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍铁合金和/或锌铜硅合金；②待熔化后，搅拌混匀，加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风与停风均搅拌；③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；④用盅罩将氯化锰、稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌均匀；⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得。

Description

一种功能合金材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及合金材料技术，具体为一种具有去除或防止锅炉等水垢的功能合金材料及其制备方法和用途，国际专利主分类号拟为Int.Cl⁷.C22C1/00。

背景技术

水是地球上人类赖以生存的宝贵资源。水作为一种最重要的溶剂和热交换介质，在社会生活和工业生产中被广泛使用着。然而由于水中含有矿物质(如钙、镁、硅的碳酸盐及磷酸盐等)及水生生物、特别是藻类、细菌等，当水被加热或蒸发时，加热器具(如输水管道及锅炉等)的受热面和传热面就会出现矿物质的沉积形成水垢和粘泥(污垢)。例如，锅炉及热交换器的输水管道在长期使用，又无特别的防护措施的情况下，就会沉积出很多水垢和水锈。这些沉积的水垢会使水的色度增加，甚至无法饮用；也会使管道的内径变小，传热效率降低，造成能源浪费，使用成本增加。同时，随着水垢厚度的增加，对设备的锈蚀也会加剧，不仅会使热传导效率大幅降低，也会由于局部水垢的破裂，造成瞬间气化，引起泄漏甚至爆炸等严重安金事故。因此，结垢已成为热交换工艺中困扰设备正常运行的主要问题之一，也即必须对通过管道进入锅炉的水进行特殊处理，以减轻结垢和锈蚀，避免水中杂质和异物沉积对锅炉及管道产生的危害，是热交换技术研究的主要课题之一。

目前，我国使用的锅炉及换热器管道绝大部分采用焊接的钢板、钢管和铜管，供暖、供汽采用的镀锌管道，都普遍存在着严重的氧腐蚀(生锈)和结垢问题。目前去除结垢、预防结垢和防止或减少腐蚀的方法大体可分为两大类：化学除垢法和物理除垢法。

化学除垢法主要包括：离子交换法、化学药剂软化法和阶段性酸洗等方法。其中离子交换法是利用离子交换树脂的吸附能力，除去水中溶解的钙、镁、铁等阳离子和硅酸根、硫酸根、磷酸根等阴离子，以有效避免水垢产生的方法。化学药剂软化法是最早用于水质软化的方法，它是利用多种化学试剂与水中离子的反应使之成为难溶的沉淀物、或形成稳定的络合物，使水中离子不能够形成水垢的方法。阶段性酸洗法就是根据传热或水垢层的厚度，利用稀酸和缓蚀剂进行除垢的方法。这些化学方法在锅炉水处理和工业水处理中广泛应用，有很好的防垢效果，但是也存在着明显的不足：

离子交换法离不开钠离子交换器，我国一般采用的都是盐耗为250-500克/摩尔的钠离子交换器，也就是说每置换出水中20克的钙离子或12克镁离子就需要使用250-500克食盐。因此这种离子交换方法对地下水和土壤都具有严重的污染。为了防止污染地下水，美国采用了先限后禁的政策，先是限制使用钠离子交换器，规定盐耗超过110克/摩尔的纳离子交换器不允许使用，后又规定盐耗超过90克/摩尔的钠离子交换器不允许使用，最终是禁止使用钠离子交换器。

化学药剂软化法是采用加入化学药剂，如加阻垢剂等方法除垢的。在低温循环水或冷却水的工作温度下，水中的某些微生物是极易生长的，而许多阻垢剂常常又是微生物的营养源，所以在加阻垢剂的同时，通常还需加入大量的杀菌剂、灭藻剂、平衡剂等等。另外化学药剂不仅会对水环境造成污染，其本身也会对设备和管道造成严重腐蚀。

阶段性酸洗法虽然相对比较简单，但需要停歇设备，影响生产，费时费力。另外，酸洗的废液对环境也会造成的污染。总之，在越来越重视环保、强调可持续发展的今天，化学除垢法表现出越来越明显的局限性。

物理除垢法一般不会产生污染。水是由一个氧原子和两个氢原子组成的，通常水中80％的水分子是由氢键缔合而形成水分子团的形式存在。这种水分子团对碳酸钙(水垢)的溶解程度较低，使水垢很容易析出。物理除垢或物理阻垢方法就是利用电磁、永磁、强磁、高频、变频共振、静电、超声波、KDF合金、半透膜等多种形式，在水中施加一个外力(磁场、电磁波、静电或超声波)等，引起水分子产生共振、极化，并消除多余的表面电荷，把氢键断开，使水分子团变成单个的极性水分子，因而提高了水的活化性和对水垢的溶解度，极微小的水分子可以渗透、包围、疏松、溶解、去除热水器、锅炉等热交换系统内的结垢，同时，浮在水中的钙离子和碳酸根离子相互碰撞，形成特殊的文石结构碳酸盐晶体，其表面无电荷，因此不会再吸附在用水器具(如管道、热水器、锅炉等)内壁上，从而达到除垢、防垢的目的。

早在1975年，Heskett D.在专利US3960721就利用铜、锌合金进行饮用水、锅炉水的处理，以达到减少或避免锅炉或管道结垢的目的。到八十年代中期，以色列发明了含有铜锌合金的专用水处理铸件，以进行工业用水、养殖场供水的预处理。这种水处理方式的最大优点是没有电能的消耗，维护简单，仅进行定期的反冲洗就可达到清除水垢和附着的污染物。经检索，尚没见到相关多金属铜锌合金及其制备方法和用于水处理的文献报导。

发明内容

针对现有文献资料的不足，本发明主要解决的技术问题是提供一种具有去除或防止水垢的功能合金材料的制备方法和使用方法。该功能合金材料具有去除或防止锅炉或管道中的水结成大快硬质水垢并附着在器壁上的功能。并具有性能稳定、节能高效、寿命长、免维护、无污染等优点；同时该功能合金材料的制备方法设备简单、操作方便、投资少、成本低。

本发明解决所述功能合金材料技术问题的技术方案是：设计一种功能合金材料，其质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。

本发明解决所述功能合金材料制备方法技术问题的技术方案是：设计一种功能合金材料制备方法，包括：

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金和铜镍铁合金；

②待熔化后，搅拌混匀，形成均匀熔体后，加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰、所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得。

本发明解决所述功能合金材料用途技术问题的技术方案是：设计一种不同成型结构的功能合金材料，它们分别为特定形态的铸件产品、不规则颗粒产品和合金纤维材料。所述的成型工艺方法具体如下：

①将熔体倒入到特定的模具中，铸造成具有特定流线型沟槽结构的铸件产品，滤芯的长径比为10～15∶1，毛坯需进行时效工艺处理，即在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

②熔体注入放有撞击球的冷水中，通过水淬，形成粒径0.1～2mm，外形不十分规则的颗粒物；过滤收集颗粒产品，颗粒物在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

③将熔体在氮气保护下离心，形成直径0.02～0.1mm，长度为1～100mm的合金纤维材料，在氮气保护下，于550～600℃保温1小时，自然冷却成型。

与现有技术相比，本发明功能合金材料具有较好地去除或防止水垢，并兼有除菌、净化等其他多项功能，且性能稳定、成本低廉、无能耗、寿命长、免维护、无污染。本发明功能合金材料制备方法工艺简单，无需特殊设备，规模化生产容易。本发明功能合金材料主要用于用水器具特别是热交换系统的设备和管路之中。例如，利用本发明功能合金材料进行水处理，当入水以0.5～2.0m/min的流速通过本发明功能合金材料制品(固定床)时，其对锅炉水的阻垢率可达50％以上；对藻类、细菌等的杀灭率为95～100％；对水中的余氯、硫化氢及铅、汞、砷等重金属离子的去除率为85～100％；并且处理后的水，水质甘甜、可以直接饮用。本发明可广泛用于锅炉用水、循环冷却水系统、半透膜水过滤系统等特别需要防垢、防腐、除氯和除菌处理的场合，也可以用于污水处理、中水制备和工业循环水的再生以及家用用水器具上，不需要额外的能量消耗，合金铸件的使用寿命可长达10年以上，维护费用很低，对环境无污染。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明：

本发明设计的一种功能合金材料，其质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。为了提高所述的功能合金材料的性能，本发明所述功能合金材料的进一步特征在于在所述功能合金材料的质量百分比配方中，还添加有硅1～3％，镁1～3％，铬0.1～1.0％，钼0.1～1.0％和钒0.1～1.0％中一种或多种；各组分之和为100％。添加这些元素可以增加流体中金属表面的不同能级的氧化还原电极电位的数量，随着合金体系中所含金属之类的增多，就会形成更多的电偶和氧化还原电位。有利于不同硬度、矿物及污染物含量类型的水质的防垢、除垢、杀菌和消除水中重金属污染的能力。

本发明所述功能合金材料的制备方法，包括

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金；

②待熔化后，搅拌混匀，以形成均匀熔体后，并加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰、所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得不同类型和用途的产品。

当所述功能合金材料包含微量元素时，其制备方法，包括

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金；

②待熔化后，按所述配方要求依次加入所述的含有所述的硅、镁、铬、钼和钒中一种或多种的通用工业合金B，搅拌混匀；所述的通用工业合金B包括铬钼钒铁合金、镍铁铬钼铜合金，含锌镁硅合金和/或含锌基铜合金的合金颗粒；

③当形成均匀熔体后，加入0.01％氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

④当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

⑤用盅罩将精炼剂氯化锰，所述的钕或铈稀土元素压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑥当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得。

本发明设计采用的所述的通用工业合金A主要为铜基合金材料，包括铜锌合金、铜锡合金、铜合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金等。铜基合金材料如青铜在我国的应用有悠久的历史。但作为水处理的净化床的使用还是近20年的事，铜锌合金复合材料具有多重氧化还原电位能级，能够形成多种原电池。重金属离子由于发生电解反应而沉淀下来，过剩的氯及硫化氢发生氧化还原反应，形成Cl-和硫化物沉淀；反应的结果使少量的锌发生溶解，微量的锌离子在近中性溶液中和特定的电位作用下，会与钙、镁、硅的离子的基团发生参杂缔合反应，形成电中性的具有文石结构的致密碳酸盐和硅酸盐微小颗粒；阻止了方解石结构的碳酸盐水垢、铁锈的形成和长大，并能够逐步溶解已存在的水垢和铁锈，并减少铁、锰的迅速氧化，减少水体中气体的含量，从而起到阻垢防蚀的双重功效。所述的通用工业合金B包括铬钼钒铁合金、镍铁铬钼铜合金，含锌镁硅合金和/或含锌基铜合金的合金颗粒等，根据实际需要配用。

有关功能合金材料制备方法的专利较多，如欧洲专利EP0042455公布了高耐磨性铜基合金材料的制备工艺，其成分含有铝、铁、锰、钴、铬、锆、铍及铜等，在感应炉石墨坩埚中进行真空熔炼和浇铸形成合金，成本高、设备投资大，技术要求高，但该材料不能用于锅炉水的防垢、除垢。本发明利用铜锌合金、铜镍合金、铜锡合金等通用或普通的工业合金为原料，通过配料，熔炼、精炼、除渣、成型等普通工艺即可完成，具有熔炼设备简单、操作方便、投资少、成本低的优点。同时，功能合金材料产品的性能稳定，使用寿命长，成本低廉，便于推广应用。

本发明解决所述功能合金材料用途技术问题的技术方案是：设计一种不同结构的功能合金材料，它们分别为特定形态的铸件、不规则颗粒产品和合金纤维。具体的成型工艺方法如下：

①将熔体倒入到特定的模具中，铸造成具有特定的流线型沟槽结构的铸件产品，其特点是滤芯的长径比为10～15∶1，毛坯需进行时效工艺处理，即在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

②熔体注入放有撞击球的冷水中，通过水淬，形成粒径0.1～2mm，外形不十分规则的颗粒物；过滤收集颗粒产品，颗粒物在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

③将熔体在氮气保护下离心，形成直径0.02～0.1mm，长度为1～100mm的合金纤维材料。在氮气保护下，于550～600℃保温1小时，自然冷却成型。

所述三种形态合金的特点及具体用途为：

①具有特定的流线型沟槽结构的铸件产品，活泼金属的种类较多、含量较高，以适用于循环水或蒸汽锅炉、换热器系统，具有使形成的大块硬质水垢不断微细化，并使已形成水垢、铁锈逐步溶解的能力。这种水垢具有流动性，可随水流分散游动，便于去除。

②颗粒状水处理合金反应活性适中，可作为过滤床或复合过滤床，适用于家庭、养殖场和宾馆的饮用水处理装置，具有消除水中余氯和异味，防止管道、喷头等结垢的能力。

③纤维状合金使用耐腐蚀金属，最适宜制作滤层材料或与碳纤维、醋酸纤维合用制成水过滤处理材料，特别是对浑浊度较高、重金属污染较重的水水源进行彻底处理尤为有效。

本发明的功能合金材料具有特殊的氧化还原电位，可形成无数的微型原电池，从而可改变其制品(如锅炉、换热器)中水垢形成的条件，破坏大颗粒粘连硬质水垢的形成和沉积，代之以形成具有文石结构的颗粒状松软水垢。这种水垢具有流动性，可随水流分散游动，便于去除。

进一步看，当水流过这种功能合金材料时，在氧化、还原性物质电场的作用下，能够使水中的藻类、细菌其正常的生理功能被破坏，细胞膜过氧化而死亡，达到杀藻灭菌的目的。通常，各种微生物只能在特定的氧化还原电位下生长，电位的大幅变化能够破坏细菌的细胞，从而抑制细菌的生长。由于合金表面会形成不同电位的无数原电池，其电位电压从+2.6V～-0.34V，在微区中形成巨大的高能电场，当水流通过合金复合床时，水中的微生物及藻类在合金表面电场的作用下，其生理机能得到充分抑制。另一方面，当合金表面发生氧化还原反应时，会产生氢氧根离子和过氧化氢，过氧化氢的强氧化性会杀灭几乎所有微生物，所以对微生物的抑制效果明显。同时，释放出的锌离子能够阻止酶的合成，降低有机体通过光合作用进行新陈代谢的能力，影响有机体的正常生长，达到抑制微生物繁殖的目的；通过阻止叶绿素的合成而控制藻类生长，从而消除水体中的各种微生物，减轻其危害的目的。

经过合金床处理后的水，还能够降低氯和硫的背景值、改善味觉，提高水的润湿性和清洁能力；改善水在土壤中的渗透性和减少蒸发性；改善种子萌发；减少游泳池和应用水箱中微生物的生长等多种功能和用途；同时还具有节能、无需化学药品、免维修和省时间的优点。

下面给出本发明的具体实施例：

实施例1

一种功能合金材料及其制备方法

本发明设计的一种功能合金材料，其质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。

其熔炼及制备方法：

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金；

②待熔化后，搅拌混匀，以形成均匀熔体后，并加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰、所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得不同类型和用途的产品。

实施例2

强化合金能材料的熔炼方法

为了提高所述的功能合金材料的性能，本发明所述功能合金材料的进一步特征在于在所述功能合金材料的质量百分比配方中，还添加有硅1～3％，镁1～3％，铬0.1～1.0％，钼0.1～1.0％和钒0.1～1.0％中一种或多种；各组分之和为100％。

其熔炼及制备方法：

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A、B混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金；B包括铬钼钒钢、稀土锌镁硅合金、锌基合金等。

②待熔化后，搅拌混匀，以形成均匀熔体后，并加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰、所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得不同类型和用途的产品。

实施例3

功能合金材料的成型工艺方法

本发明设计的一种功能合金材料，其质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。

其熔炼及制备方法：

①按本发明功能合金材料所述配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A、B混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金、铜镍合金、镍铁铜合金和/或锌铜硅合金；B包括铬钼钒钢、稀土锌镁硅合金、锌基合金等。

②待熔化后，搅拌混匀，以形成均匀熔体后，并加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰、所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得不同类型和用途的产品。

合金材料的成型工艺方法：

①将熔体倒入到特定的模具中，铸造成具有特定的流线型沟槽结构的铸件产品，其特点是滤芯的长径比为10～15∶1，毛坯需进行时效工艺处理，即在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温。

②熔体注入放有撞击球的冷水中，通过水淬，形成粒径0.1mm～2mm，外形不十分规则的颗粒物；过滤收集颗粒产品，颗粒物在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温。

③将熔体在氮气保护下离心，形成直径0.02mm～0.1mm，长度为1mm～100mm的合金纤维材料。在氮气保护下，于550～600℃保温1小时，自然冷却。

实施例4

用于饮用锅炉水过滤滤料的本发明功能合金材料的制备：

按照所述功能合金材料组成的质量百分比配方，计算各成分用量如下：

锌白铜(CuNi12Zn25)合金粉130g，H65铜锌合金粉120g，锡铜合金30g，镍铁钼铜合金55g，锌镁硅合金5g，铬钼钒铁合金10g，稀土元素铈0.35g和氯化锰2.0g。

其熔炼及制备方法：

①用5#坩埚按配方要求将含有铜、锌、锡、镍等各种成分的合金混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；

②待熔化后，按配比和顺序加入含稀土锌镁硅合金、铬钼钒铁合金、含稀土锌铜合金等配料的合金颗粒，搅拌混匀；

③形成均匀熔体后，加入1.0g氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

④当熔体温度为1120℃，将坩埚出炉精炼；

⑤用盅罩将精炼剂氯化锰1.0g、稀土元素铈0.35g压入熔体内，充分搅拌；

⑥当坩埚熔体温度降至1000℃时，除渣制成本发明功能合金材料产品；

⑦熔体注入放有撞击球的冷水中，通过水淬，形成粒径0.1～2mm，外形不十分规则的颗粒物；过滤收集颗粒产品，颗粒物在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温。装入直径为5cm，两端装有硝酸纤维的柱状过滤器中，即可制成用于饮用锅炉水过滤的滤料。

对所得滤料进行测试：打开水阀，控制水流速为1.0m/min进行水处理；结果在3个月中，锅炉内壁没有出现明显的结垢现象，原有的块状硬质水垢消失；对大肠杆菌、杂菌的去除率大于90％，对霉菌、酵母菌的杀灭率为大于98.5％；出水中的余氯的含量均小于0.1mg/L，硫化氢及铅、汞、砷等重金属离子的去除率均大于85％。锅炉水过滤后滤出的水质清亮甘甜，且没有额外的能量消耗。

实施例5

用于蒸汽锅炉水滤芯的本发明功能合金材料的制备：

设计长径比为12.5∶1，具有特定流线型沟槽结构的合金滤芯铸件及过滤床。按所述功能合金材料组成的质量百分比配方，计算各成分用量如下：锌白铜(CuNi12Zn25)合金粉100g，H65铜锌合金粉120g，锡铜合金40g，镍铁钼铜合金55g，稀土锌镁硅合金20g，铬钼钒铁合金10g，锌及铜合金20g，稀土元素钕粉0.35g和氯化锰2.0g。

其熔炼及制备方法：

①用5#坩埚按配方要求将含有铜、锌、锡、镍等各种成分的合金混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；

②待熔化后，按顺序加入锌镁硅合金、铬钼钒铁合金、锌基铜合金等的合金颗粒，搅拌混匀；

③形成均匀熔体后，加入氯化锰1.0g，送风搅拌，停风搅拌；

④当熔体温度为1150℃，将坩埚出炉精炼；

⑤用盅罩将1.0g氯化锰精炼剂、稀土元素钕压入熔体内，充分搅拌；

⑥当坩埚熔体温度降至1000℃时，除渣浇铸成产品；

⑦将熔体浇注到特定的模具中，铸造成具有特定的流线型沟槽结构的铸件产品，毛坯进行时效工艺处理；即在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温。装入内径为4.0cm，长度20cm，装有弹簧固定片的水处理床中，分别接入水循环系统。

⑧打开水阀，控制水流速为1.0～2.0m/min进行补充水的处理；同时锅炉内的循环回水也进行同样的处理，结果在锅炉运转45天后开盖检查，锅炉内壁及管道壁上均没有出现结垢现象，原有的块状硬质水垢消失，水中则有大量的粒状悬浮物。对藻类、细菌等的杀灭率大于98％；对水中的余氯、硫化氢及铅、汞、砷等重金属离子的去除率为大于80％。因此需定期冲洗，排除悬浮颗粒物。

实施例6

家用自来水过滤床的制备及水处理性能：

按合金组成成分配比，计算各成分用量如下：锌白铜(CuNi12Zn25)合金粉120g，H65铜锌合金粉120g，锡合金25g，镍铁钼铜合金55g，锌合金30g，稀土元素钕粉0.35g和氯化锰2.0g。

熔炼及制备方法：

①用5#坩埚按配方要求将含有铜、锌、锡、镍等各种成分的合金混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；

②待熔化后，按顺序加入锌镁硅合金、铬钼钒铁合金、锌基铜合金等的合金颗粒，搅拌混匀；

③形成均匀熔体后，加入氯化锰1.0g，送风搅拌，停风搅拌；

④当熔体温度为1150℃，将坩埚出炉精炼；

⑤用盅罩将1.0g氯化锰精炼剂、稀土元素钕压入熔体内，充分搅拌；

⑥当坩埚熔体温度降至1000℃时，除渣后进一步处理成产品；

⑦将熔体在氮气保护下离心，形成直径0.02mm～0.1mm，长度为1mm～100mm的合金纤维材料。在氮气保护下，于550～600℃保温1小时，自然冷却。装入直径为7.0cm，高度15cm，装有固定滤网的净化器中。

⑧将净化器接入自来水管道，进行家用自来水的处理。

结果家用饮水机使用该净化水后，再也没有块状水垢的出现，且水质清亮、甘甜、异味消失，可以直接饮用。需要注意的是许：要定期进行反冲洗，消除污染颗粒物。

实施例7

在反渗透膜净水器膜前预处理装置中的应用：制备方法同应用实施例4。

根据处理水量的不同，增加合金纤维的用量，保持水的流速不大于1.0m/min，滤层介质厚度不小于40cm。结果在试验条件下，出水完全能够满足反渗透预处理对余氯含量的要求，甚至在滤速为1.5～2.0m/min的条件下，余氯的去除率仍在99％以上；对大肠杆菌、杂菌的去除率平均在90％以上，对霉菌和酵母的去除率更高，除此以外还具有延时杀菌的效果。水处理过程中膜层表面出现的粘稠胶态物阻塞滤膜的现象基本消失，并且能够使膜的使用寿命由原有的3个月更换1次延长到使用1年零2个月，其净水性能仍能够满足要求。当然，使用过程中每10～20天需要高速反冲洗一次，以恢复水处理的功能。

Claims (10)

1.一种功能合金材料，其质量百分比配方是：铜50～70％，锌20～35％，锡5～15％，镍5～10％，铁5～10％、锰0.01～0.1％和钕或铈稀土元素0.01～0.15％，各组分之和为100％。

2.根据权利要求1所述的功能合金材料，其特征在于所述功能合金材料的质量百分比配方中，还含有硅1～3％，镁1～3％，铬0.1～1.0％，钼0.1～1.0％和钒0.1～1.0％中一种或多种；各组分之和为100％。

3.一种根据权利要求1所述功能合金材料的制备方法，包括

①按权利要求1所述功能合金材料的配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金和铜镍铁合金；

②待熔化后，搅拌混匀，形成均匀熔体后，加入熔体质量分数0.01％的氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

③当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

④用盅罩将精炼剂氯化锰以及所述的稀土元素钕或铈压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑤当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得。

4.根据权利要求2所述功能合金材料的制备方法，包括

①按权利要求2所述功能合金材料的配方要求将含有铜、锌、锡、镍、铁成分的通用工业合金A混合，加入到已烧至暗红色的坩埚中；所述的通用工业合金A包括铜锌合金、铜锡合金和铜镍铁合金；

②待熔化后，按所述配方要求依次加入含有所述的硅、镁、铬、钼和钒中一种或多种的通用工业合金B，搅拌混匀；所述的通用工业合金B包括铬钼钒铁合金、镍铁铬钼铜合金和含锌镁硅合金的合金颗粒；

③当形成均匀熔体后，加入0.01％氯化锰，送风搅拌，停风搅拌；

④当熔体温度为1050～1150℃时，将坩埚出炉精炼；

⑤用盅罩将精炼剂氯化锰以及所述的钕或铈稀土元素压入熔体内，充分搅拌成为均匀熔体；

⑥当坩埚熔体温度降至950～1000℃时，除渣成型即得。

5.根据权利要求1或2所述功能合金材料的用途，其特征在于将其用于铸造成具有特定流线型沟槽结构的合金铸件产品。

6.根据权利要求1或2所述功能合金材料的用途，其特征在于将其用于制造合金颗粒物产品。

7.根据权利要求1或2所述功能合金材料的用途，其特征在于将其用于制造合金纤维材料。

8.根据权利要求3或4所述功能合金材料的制备方法，其特征在于该制备方法用于制备合金铸件产品时的成型工艺是将加入了稀土元素和氯化锰精炼剂的熔体充分搅拌，并把在950～1000℃时除渣后的熔体倒入到特定的模具中，滤芯的长径比为10～15∶1，毛坯在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

9.根据权利要求3或4所述功能合金材料的制备方法，其特征在于该制备方法用于制造合金颗粒物产品时的成型工艺是将加入了稀土元素和氯化锰精炼剂的熔体充分搅拌，并把在950～1000℃时除渣后的熔体注入放有撞击球的冷水中，通过水淬，形成粒径0.1～2mm，外形不十分规则的颗粒物；过滤收集颗粒产品，颗粒物在550～600℃保温3小时，在马弗炉内自然冷却到室温成型。

10.根据权利要求3或4所述功能合金材料的制备方法，其特征在于该制备方法用于制造合金纤维材料时的成型工艺是将加入了稀土元素和氯化锰精炼剂的熔体充分搅拌，并把在950～1000℃时除渣后的熔体在氮气保护下离心，形成直径0.02～0.1mm，长度为1～100mm的合金纤维材料，在氮气保护下，于550～600℃保温1小时，自然冷却成型。