專利名稱：一種耐蝕銅合金材料及制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料領域，涉及一種耐蝕銅合金材料及其制備方法。
背景技術：
在金屬材料領域中，耐蝕銅合金作為低成本耐蝕材料一直受到普遍重視。CN201010161798.X號申請涉及一種無鉛耐腐蝕黃銅合金及其制造方法，本發明 的黃銅合金含有 Cu :57-64wt%, Fe :1. 5-5wt%, Al :0. 3-1. 5wt%, Sn :0. 2-1. Owt%, Mn 1. 7-4. Owt %，余量為Si和不可避免的雜質，且所述黃銅合金中鋅的含量大于30wt %。本發 明的黃銅合金具有良好的冷加工和熱加工成型性能、鑄造性能、抗脫鋅腐蝕及優異的抗應 力腐蝕性能，適用于需切削加工和磨削加工成型的零部件，尤其適用于裝配應力不便消除 的鍛件和鑄件，如水龍頭和閥門等。但該合金抗拉強度較差。
發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種耐蝕銅合金材料，該材料具有良 好的性能。本發明的另一目的是提供一種耐蝕銅合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡 單，生產成本低，適于工業化生產。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種耐蝕銅合金材料，該材料以銅合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的 金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中銅絲與鐵 絲總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百分比為5-40% ；
銅合金基體的化學成分的重量百分含量A1為10-1 ，Si為m 4%，Zn為20_30%，Mn 為 0. 4-0. 6%, Y 為 0. 5-1%,其余為 Cu ；
銅絲的化學成分的重量百分含量A1為10% 12%，Mn為2_4%，Zn為20-3096，其余 為Cu ；
鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 04-0. 06%，Si為0. 2 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe。所述基體中還分布有化合物CoSi2和Cu6Y顆粒。一種耐蝕銅合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟
鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分為Al為10% 12%，Mn為2_4%， Zn為20-30%，其余為Cu的銅絲及取直徑為0. 2_2mm、成分為C為0. 04-0. 06%, Si為0. 2 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為！^的鐵絲，所用銅絲和鐵絲的總體 長度相當；控制鐵絲占材料的體積百分比為5-40% ；
按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲；鍍 鈷層的厚度為50-200微米；鍍銅層的厚度為200-500微米；
按清潔球生產的常規方法將上述鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢 后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
銅合金材料基體的準備按重量百分含量Al為10-1 ，Si為洲 4%，Zn為20_30%，Mn 為0. 4-0. 6%, Y為0. 5-1%,其余為Cu進行配料；銅合金原料在感應電爐中熔化，熔化溫度為 1250-1270°C ；
將上述銅合金鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態銅合金鐵水將鍍鈷銅絲及鍍銅 鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以銅合金為基的其中分布有金屬絲團的耐蝕銅合金材料。本發明相比現有技術的有益效果如下
1、本發明材料中銅絲及鐵絲自身具有相當的強度和較高的韌性。銅絲和銅合金的基體 都是銅，鐵絲外鍍較厚的銅，因此金屬絲和銅合金很容易結合起來，形成很好的冶金結合。 這樣，鐵絲和銅絲分布在銅合金中，對材料具有很好的增強增韌作用。2、本發明材料中銅合金鐵水進入鑄型型腔與鍍鈷銅絲表面的鈷接觸后，絲表面的 Co熔于銅水，銅水中的Si和鐵絲表面的Co反應形成硬度高的CoSi2的細小化合物，阻止鋅 的遷移，從而提高了材料的耐蝕性。3、Y對銅合金的組織具有顯著細化的作用，對于銅合金的增韌有重要的作用。另 外Cu和Y也會形成化合物Cu6Y，分布于基體中。細小的化合物Cu6Y，也能阻止鋅的遷移， 有助于材料耐蝕性的提高。4、本發明的合金材料不用貴重稀土元素，材料成本低，制備工藝簡便，生產成本 低，生產的合金材料性能好，而且非常便于工業化生產。本發明的各產品性能見表1。
圖1為本發明實施例一制得的金屬絲增強含釔耐蝕銅合金材料的金相組織。圖1可以看到在銅合金和金屬絲結合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下所用銅絲及鐵絲均為市購。生產過程中自制鍍層。實施例一
鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲的準備取成分重量百分含量A1為10%，Mn為Zn為20%， 其余為Cu的銅絲；銅絲直徑為Imm ；
取成分重量百分含量:C 為 0. 04%, Si 為 0. 2%, Mn 為 0. 25%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其 余為Fe的鐵絲，鐵絲直徑為1mm。材料中銅絲與鐵絲的總體長度相當；兩種金屬絲占材料 的體積百分比為5%。按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵 絲；鍍鈷層的厚度為50微米；鍍銅層的厚度為200微米；
按清潔球生產的常規方法將上述鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團(兩種金屬絲各取一根絲同時成形，形成雙絲金屬絲團，成型可按洗碗用的清潔球或稱鋼絲球的方法制作)，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中， 金屬絲團的松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄 型；布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；
銅合金材料基體的準備按重量百分含量Al為10%，SiS^i)，Si為20 Mn為0. 4%, Y為0. 5%,其余為Cu進行配料；銅合金原料在感應電爐中熔化，熔化溫度為1250-1270°C ； 將上述銅合金鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態銅合金鐵水將鍍鈷銅絲及鍍銅 鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以銅合金為基的其中分布有金屬絲團的耐蝕銅合金材料。實施例二
銅合金材料基體成分按重量百分比A1為12%，Si為4%，Zn為3096，Mn為0. 6%, Y為 1%，其余為Cu進行配料。銅絲的化學成分的重量百分含量A1為12%，Mn為4%，Zn為3096，其余為Cu。銅 絲直徑為2mm。鐵絲的成分為C 為 0. 06%, Si 為 0. 3%, Mn 為 0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余 為狗。鐵絲直徑為2mm。材料中銅絲與鐵絲的總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百 分比為40%。按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵 絲；鍍鈷層的厚度為200微米；鍍銅層的厚度為500微米；按清潔球生產的常規方法制作帶 鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。實施例三
銅合金材料基體成分按重量百分比A1為11%，Si為3%，Zn為25%，Mn為0. 5%, Y為 0. 7%,其余為Cu進行配料。銅絲的化學成分的重量百分含量A1為11%，Mn為3%，Zn為25%’其余為Cu。銅 絲直徑為1. 5mm。鐵絲的成分重量百分含量C為0. 05%，Si為0. 25 Mn為0. 3 P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為1.5mm。材料中銅絲與鐵絲的總體長度相當；兩種金屬絲 占材料的體積百分比為30%。按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵 絲；鍍鈷層的厚度為150微米；鍍銅層的厚度為300微米；按清潔球生產的常規方法制作帶 鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發明范圍內的實例
銅合金材料基體成分按重量百分比A1為8%，Si為1%，Zn為16 Mn為0. 3%, Y為 0. 3%,其余為Cu。銅絲的化學成分的重量百分含量A1為8%，Mn為1%，Zn為18%，其余為Cu。直 徑為0. 1mm。鐵絲的成分為C 為 0. 03%, Si 為 0. 1%, Mn 為 0. 2%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 狗。鐵絲直徑為0.5mm。材料中銅絲與鐵絲的總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百 分比為4%。鐵絲不鍍銅。銅絲不鍍鈷。按清潔球生產的常規方法制作兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。制備過程同實施例一。對比實施例五原料配比不在本發明范圍內的實例
銅合金材料基體成分按重量百分比A1為13%，Si為5%，Si為3596，Mn為0. 7%, Y為 2%,其余為Cu。銅絲的化學成分的重量百分含量A1為13%，Mn為5%，Zn為3596，其余為Cu。銅 絲直徑為3mm。鐵絲的成分為C 為 0. 07%, Si 為 0. 4%, Mn 為 0. 4%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 狗。鐵絲直徑為3mm。材料中銅絲與鐵絲的總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百分 比為45%ο按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵 絲；鍍鈷層的厚度為300微米；鍍銅層的厚度為600微米；按清潔球生產的常規方法制作帶 鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。制備過程同實施例一。
權利要求
1.一種耐蝕銅合金材料，該材料以銅合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成 的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中銅絲與 鐵絲總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百分比為5-40% ；銅合金基體的化學成分的重量百分含量A1為10-1 ，Si為m 4%，Zn為20_30%，Mn 為 0. 4-0. 6%, Y 為 0. 5-1%,其余為 Cu ；銅絲的化學成分的重量百分含量A1為10% 12%，Mn為2_4%，Zn為20-3096，其余 為Cu ；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 04-0. 06%，Si為0.2 0.3%，Mn為 0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S<0. 025%,其余為 Fe。
2.根據權利要求1所述的耐蝕銅合金材料，其特征在于所述基體中還分布有化合物 CoSi2 和 Cu6Y 顆粒。
3.一種耐蝕銅合金材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分為Al為10% 12%，Mn為2_4%， Zn為20-30 其余為Cu的銅絲及取直徑為0. 2_2mm、成分為C為0. 04-0. 06%, Si為0. 2 0. 3%, Mn為0. 25-0. 35%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，所用銅絲和鐵絲的總體 長度相當；控制鐵絲占材料的體積百分比為5-40% ；按常規方法分別在銅絲表面鍍鈷及鐵絲表面鍍銅；分別形成鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲；鍍 鈷層的厚度為50-200微米；鍍銅層的厚度為200-500微米；按清潔球生產的常規方法將上述鍍鈷銅絲及鍍銅鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由銅絲和鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢 后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；銅合金材料基體的準備按重量百分含量Al為10-1 ，Si為洲 4%，Si為20-30%，Mn 為0. 4-0. 6%, Y為0. 5-1%,其余為Cu進行配料；銅合金原料在感應電爐中熔化，熔化溫度為 1250-1270°C ；將上述銅合金鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態銅合金鐵水將鍍鈷銅絲及鍍銅 鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以銅合金為基的其中分布有金屬絲團的耐蝕銅合金材料。
全文摘要
本發明提供一種耐蝕銅合金材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。該材料以銅合金為基體，在基體中分布著由銅絲和鐵絲形成的金屬絲團，所用銅絲和鐵絲直徑均為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中銅絲與鐵絲總體長度相當；兩種金屬絲占材料的體積百分比為5-40%。
文檔編號C22C49/02GK102071375SQ201110007478
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者王玲, 許根俊, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學