一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金領域，涉及一種合金，具體來說是一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]現有網箱網衣一般為合成纖維漁網材料(包括聚乙烯漁網或聚酰胺漁網材料)，用合成纖維漁網裝備的網箱在我國海區放置一段時間后網箱網衣上會布滿海洋附著生物，它們既影響網箱內外水體交換、影響養殖戶日常操作維護又影響養殖魚類生長、導致養殖魚類生病。由于合成纖維漁網材料存在問題，我國浙江省嵊泗海區曾嘗試使用過黃銅合金網箱。銅合金網衣網箱的優勢如下:1、防止生物污染，降低成本，避免魚類應激和更換魚網的麻煩；2、抑制寄生蟲和病菌的滋生;3、增加水體交換和含氧量，有利于魚類的健康和成長；
4、阻止捕食者的攻擊，防止魚類逃逸;5、可保持網箱的容積;6、提高飼料轉化率;7、減少沉積物排放;8、可100%回收。但是由于海水的強烈腐蝕性，即使使用了耐海水腐蝕性優異的銅合金即海軍黃銅(C46400，C46500)，也只能確保與鐵網基本上相同的使用年數(壽命一般不超過2年左右)。因此，雖然銅合金網與化學纖維網相比具有極其有利性能，但是從包括使用壽命等綜合成本方面考慮尚未大規模實用化。使用黃銅合金做漁網材料，如何提高黃銅的耐蝕性就是一個關鍵問題。過去通常都使用錫黃銅，一般錫黃銅含錫量為1%，在淡水及海水中均耐腐蝕，所以稱為海軍黃銅。但是錫黃銅中含錫量過多，會降低合金的塑性，而且合金有應力腐蝕破裂傾向。含錫量太少，耐腐蝕性能又差。如何選取合適的錫含量，使得黃銅合金既耐海水腐蝕，同時具有一定的機械性能以便于加工，能夠抵抗風浪沖擊，使用時不發生應力腐蝕斷裂，不能有鉛、砷等有毒元素等，就是海水圍殖漁網銅合金開發要解決的問題。
[0003]專利(公開號CN200580026908.9)提供了一種魚類養殖網銅合金材料，成分范圍為62-91% Cu,0.01-4% Sn,余量為Zn，合金組織為α相、γ相及δ相。為提高黃銅的耐蝕性，主要采用Sn、Zn元素搭配加上相對較高的其它元素來提高材料的耐蝕性能，但是由于加入元素較多，合金出現了兩相甚至三相組織，而雙相或者多相組織使得材料耐蝕性下降。
[0004]專利申請(申請號201410194408.7)提出采用一種漁網用耐蝕黃銅材料，具體成分*:Cu58-75%、Sn0.4-1.8%、Si0.2-0.5%、Bi0.2-0.5%、Pb < 0.004%^Fe < 0.003%^Cd <0.0005%、余量為Zn。為了克服黃銅中鐵和鉛對腐蝕性的影響，主要采取添加Bi和Sn元素，同時嚴格限制黃銅中鐵和鉛的含量來提高黃銅耐蝕性的目的。但是黃銅中添加Bi會增加材料的脆性，使得材料加工性能惡化;而Sn含量高則會增加材料成本，加工性能變差。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法，所述的這種耐海水腐蝕的銅合金及其制備方法要解決現有技術中的漁網用耐蝕合金加工性能惡化、耐蝕性不佳的技術問題。
[0006]本發明提供了一種耐海水腐蝕的銅合金，各組分的質量百分比如下所示: Cu 66-75%,
Al 0.04-1.5%,
Sn 0.05-0.38%,
Si 0.02-0.18%,
P0.26-2.5%,
Zn 余量;熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。
[0007]進一步的，所述的耐海水腐蝕的銅合金的各組分的質量百分比如下所示:
Cu 70%，
Al 0.55%,
Sn 0.3%,
Si 0.15%,
P2%，
Zn 27%ο
[0008]進一步的，所述耐海水腐蝕的銅合金的各組分及其質量百分比滿足下面關系為最佳:《)=[311]+0.5[厶1]=0.07?2.25、打=[?]/[31] = 0.4?50;其中，[311]是指311的質量百分比濃度，[Al]是指Al的質量百分比濃度，[P]是指P的質量百分比濃度，[Si]是指Si的質量百分比濃度。
[0009]本發明還提供了上述的一種耐海水腐蝕的銅合金的制備方法，包括如下步驟:
O按照質量百分比稱取各反應物質，其中Cu、Al、Sn、S1、Zn為單質，P為Cu-P中間合金；
2)將上述的物質加入到反應容器中，采用1000?1200°C的溫度熔煉2?5小時，冷卻后即為耐海水腐蝕的銅合金。
[0010]本發明通過微合金化設計，S卩加入微量的Al、Sn、S1、P并進行適當的配合，以及控制組織為單相α相，來達到提高合金耐海水腐蝕的目的；同時由于加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，不會造成材料加工困難;選用的合金元素為低成本的Al、S1、Ρ等，成本很低;合金中不含元素鉛、砷，不會對魚類以及人類帶來健康上的危害。本發明既提高了了黃銅材料的耐蝕性，同時不損壞黃銅的其它性能。
[0011]本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明是一種低成本的適合海水圍網養殖漁網用的耐蝕黃銅材料，通過合金化設計，即提高了合金的耐海水腐蝕性，同時具有強度高、加工性能好、硬度高、耐海水沖刷的優點。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例對本發明作進一步解釋說明，將有助于對本發明進一步的理解，本發明的保護范圍不受這些實施例的限定，本發明的保護范圍由權利要求書來限定。
[0013]
實施例1
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu66%、Al 0.2%、Sn 0.05%、Si 0.1%、Ρ 0.26%、余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、S1、Zn采用單質純金屬，P用Cu-15%P中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過400MPa，硬度HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為15ym/a。
[0014]
實施例2
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu75%、Al 1.5%、Sn0.05%、Si 0.1%、Ρ 2.5%、余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、S1、Zn采用單質純金屬，P用Cu-15%P中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過為400MPa，硬度為HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為I Oym/a。
[0015]
實施例3
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu70%、Al 0.6%、Sn 0.3%、Si 0.18%、Ρ 2%、余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、S1、Zn采用單質純金屬，P用Cu-15%P中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過為450MPa，硬度為HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為8ym/a。
[0016]
實施例4
配料:耐海水腐蝕和沖刷的銅合金材料，其成分配方包含的各組成及其質量百分比控制在Cu58%、Al 0.04%^Sn 0.3%、Si 0.18%、Ρ 1%、余量為Zn。熔煉時所用Cu、Al、Sn、S1、Zn采用單質純金屬，P用Cu-15%P中間合金加入。熔煉后得到的組織為α相。制備得到的黃銅合金材料其強度超過為430MPa，硬度為HB 120，延伸率大于20%，在海水中腐蝕速度為8ym/a。
【主權項】
1.一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于各組分的質量百分比如下所示: Cu 66-75%, Al 0.04-1.5%, Sn 0.05-0.38%, Si 0.02-0.18%, P0.26-2.5%, Zn 余量;熔煉后得到的銅合金組織為單相α相。2.根據權利要求1所述的一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于各組分的質量百分比如下所示: Cu 70%， Al 0.55%, Sn 0.3%, Si 0.15%, P2%， Zn 27%ο3.根據權利要求1一種耐海水腐蝕的銅合金，其特征在于各組分及其質量百分比滿足下面關系:《) = [511]+0.5[厶1]=0.07?2.25、打=[?]/[51]=0.4?50。4.權利要求1所述的一種耐海水腐蝕的銅合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)按照質量百分比稱取各反應物質，其中Cu、Al、Sn、S1、Zn為單質，P為Cu-P中間合金； 2)將上述的物質加入到反應容器中，采用1000?1200°C的溫度熔煉2?5小時，冷卻后即為耐海水腐蝕的銅合金。
【專利摘要】本發明提供了一種耐海水腐蝕的銅合金，各組成及其質量百分比為：Cu66-75%、Al0.04-1.5%、Sn0.05-0.38%、Si？0.02-0.18%、P？0.26-2.5%、余量為Zn，熔煉后得到的組織為單相α相。本發明還提供了上述耐海水腐蝕的銅合金的制備方法。本發明的耐海水腐蝕的銅合金耐海水長期腐蝕，合金中不含元素鉛、砷，不會對魚類養殖以及人類帶來健康上的危害，加入的合金元素含量少，合金的加工性能好，材料成型性好，成本很低。
【IPC分類】C22C1/03, C22C9/04
【公開號】CN105603250
【申請號】CN201610180879
【發明人】劉新寬, 劉平, 陳小紅
【申請人】上海理工大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月28日