专利名称：一种高强度高耐腐蚀性白铜合金及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铜镍合金技术领域，具体地说是一种具有高强度高耐腐蚀性白铜合金及其制造方法。
背景技术：
由于白铜耐腐蚀性高，弹性大，强度高(相对纯铜)等优点，被广泛用于造船，化工，电子等行业。用于制造军工耐蚀构件，各种弹簧与插件。Cu与Ni高温溶化时为无限固溶体，面心立方体晶格。目前国内生产的B19白铜抗拉强度400 σ b/MPa延伸性能35δ/%长时间海水浸泡会产生一定的腐蚀。如何提高性能的同时提高白铜耐腐蚀性长期以来一直是本专业科技人员潜心研究的课题，但至今未能见到有关突破相关报导。
发明内容
本发明的目的是针对上述所存在的技术问题，而提供一种高强度高耐腐蚀性白铜合金及其制造方法。本发明既大幅度提高强度，又大幅度提高耐腐蚀性、耐磨性。本发明的目的是通过如下技术方案实现的该白铜合金成分的重量百分比组成为
金属镍44-46%，海绵锆O. 1-0.5% ,硅1-2. 5%，金属铜为余量，不可避免的杂质
<2. 0%。本发明白铜合金成分优选的重量百分比组成为金属镍44-46 %，海绵锆
0.2-0.4%，硅1.5-2.0%，金属铜为余量，不可避免的杂质< 2.0%。本发明还包括一种具有高强度高耐腐蚀性白铜合金的制造方法，其特征是先以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组按下述重量百分比设计质量，分别将一定量的电解铜，电解镍，海绵锆，硅粉分步骤装入真空感应电炉中；其具体操作程序如下镍、铜、硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽经抽真空后送电熔化，待真空度达到O. 9
1.OPa时调整功率为30 45KW，然后再经精炼30 40分钟后，经过停电至冷凝结壳，再送入功率为15 25KW的电熔化，经精炼20 30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa，加入海绵锆倾炉搅拌3 5次，此时温度为1380 1420°C，带电浇铸成型，冷却10 20分钟后成型铸块与模具分离；成型铸块经铣面处理后加热至950-105(TC开坯轧制成带，总加工率控至70-90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品；
该合金成分的重量百分比组成为金属镍44-46%，海绵锆O. 1-0. 5%，硅1-2. 5%，金属铜为余量，不可避免的杂质< 2. 0%。本发明在提高耐腐蚀性的同时，大幅度提高产品的强度。经过大量实验，最终采取加入锆(Zr)硅(Si)方式。之所以选择锆、硅的原因，是锆在加热时能大量的吸收氧、氢、氮等气体是理想的吸气剂再有锆的耐蚀性比钛好接近铌、钽。硅的加入有利于通过固溶强化细化晶粒提升金属性能。
本发明与现有白铜相比有如下优点
1.抗拉强度670—770 ob/MPa，延伸38-45 δ/%，比我国目前生产的B19强度提高40%以上，延伸提高20%，耐腐蚀性提高近3倍。2、本发明具有应用广泛，使用寿命长等特点，可生产板、带、管、棒、线、锻件。在造船、化工、机械制造、冶金等行业得到应用。本发明还具有白铜合金的加工性良好，加工工艺环节简单，加工成本低，易于生产，适用了各应用领域对高强度高耐腐蚀性白铜合金的要求。本发明制造方法改变了原有非真熔铸过程，采用真空熔炼降低了金属中的气体含量进一步提高了金属的质量，同时由于海绵锆无法在非真空条件下熔化加入到铜镍的金属熔体中。
该制造方法改变了原有道次间采用非真空退火的工艺，采用真空充氮气保护退火极大的提高了带材的表面质量。(因非真空退火后带材需经过酸洗处理。即污染环境又增加了成本)
下面将通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施例方式 实施例I
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜10. 7千克，电解镍8. 9千克，海绵锆O. 015千克，金属硅粉O. I千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa再，加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。各工序说明
I·原料需选择闻品质的电解铜、电解镇、海绵错、金属娃粉；
2.真空熔炼真空度要达到IPa，加温至1380-1420°C精炼20-30分钟充氩气保护浇铸出
炉；
3.成份分析:镍(44-46%)锆(O.2-0. 4%)硅(I. 5-2. 0%)铜余量，杂质< 2. 0%，分析方法略；
4.铸块40*200*300(mm)经铣面厚度为30-35 (mm)以表面无缺陷为准。5.低倍渗透检查无缺陷；
6.铸块加热950-1050°C保温2小时，热轧开坯轧至7.5mm经铣面处理至7. Omm ；
7.中轧道次间真空退火750-800°C保温4小时经3个道次从7.Omm轧至2. 0mm。实施例2:
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜10. 9千克，电解镍8. 7千克，海绵锆O. 02千克，金属硅粉O. 13千克(分步骤依次装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3_5次一测温(1380-1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。实施例3:
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜11千克，电解镍8. 6千克，海绵锆O. 025千克，金属硅粉O. 15千克(分步骤装入25公斤真空 感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面锭处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70-95 %之间，经750-800 V退火成软态，即为合金成品。实施例4:
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜10. 6千克，电解镍8. 8千克，海绵锆O. 03千克，金属硅粉O. 17千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。实施例5
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜
10.7千克，电解镍9. O千克，海绵锆O. 035千克，金属硅粉O. 19千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。实施例6
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜10.8千克，电解镍8. 7千克，海绵锆O. 04千克，金属硅粉O. 21千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。实施例7
O以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜
11.I千克，电解镍8. 6千克，海绵锆O. 045千克，金属硅粉O. 23千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳一再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08
O.09MPa，再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380_1420°C )—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。实施例8
(I)以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组设计质量分别为电解铜11千克，电解镍8. 7千克，海绵锆O. 05千克，金属硅粉O. 25千克(分步骤装入25公斤真空感应电炉)。操作程序如下镍+铜+硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽一抽真空一送电熔化(待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30-45KW)—精炼30-40分钟一停电至冷凝结壳—再送电熔化(功率为15 25KW)—精炼20-30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa,再加入海绵锆倾炉搅拌3-5次一测温(1380-1420°C)—带电浇铸，模具成型，冷却10 20分钟取锭一取样。(2)铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70_90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品。
B19白铜与发明材料力学性能、抗腐蚀对比表
权利要求
1.一种高强度高腐蚀性白铜合金，其特征在于该白铜合金成分的重量百分比组成为 金属镍44-46%，海绵锆O. 1-0.5% ,硅1-2. 5%，金属铜为余量，不可避免的杂质<2. 0%。
2.根据权利要求I所述的高强度高腐蚀性白铜合金，其特征是在于该白铜合金成分的重量百分比组成为金属镍44-46%，海绵锆O. 2-0. 4% ,硅I. 5-2.0%，金属铜为余量，不可避免的杂质< 2. 0%。
3.一种高强度高腐蚀性白铜合金的制造方法，其特征是先以电解铜、电解镍、海绵锆、硅为原料配制合金料，各分组按下述重量百分比设计质量，分别将一定量的电解铜，电解镍，海绵锆，硅粉分步骤装入真空感应电炉中；其具体操作程序如下镍、铜、硅放入镁砂坩埚中海绵锆放入加料槽经抽真空后送电熔化，待真空度达到O. 9 I. OPa时调整功率为30 45KW，然后再经精炼30 40分钟后，经过停电至冷凝结壳，再送入功率为15 25KW的电熔化，经精炼20 30分钟后充氩气至真空度O. 08 O. 09MPa,加入海绵锆倾炉搅拌3 5次，此时温度为1380 1420°C，带电浇铸成型，冷却10 20分钟后成型铸块与模具分离；成型铸块经铣面处理后加热至950-1050°C开坯轧制成带，总加工率控至70-90%之间，经750-800°C退火成软态，即为合金成品； 该合金成分的重量百分比组成为金属镍44-46%，海绵锆O. 1-0. 5%，硅1-2. 5%，金属铜为余量，不可避免的杂质< 2. 0%。
4.根据权利要求3所述的高强度高腐蚀性白铜合金的制造方法，其特征是在于该合金成分的重量百分比组成为金属镍44-46%，海绵锆O. 2-0. 4%，硅I. 5-2. 0%，金属铜为余量，不可避免的杂质< 2. 0%。
全文摘要
一种高强度高腐蚀性的白铜合金及其制造方法，其技术要点是它包括以电解铜、电解镍为主成份，加入少量的海绵锆及金属硅粉，杂质≤2.0％。要发明是通过在真空感应电炉中经电熔化，精炼，冷凝结壳以及浇铸成型等步骤，而成为软态合金成品。本发明由于具有高强度高耐蚀性，抗拉强度670-770MPa,延伸性能38-45％，比B19性能高出40％以上耐蚀性提高3倍，具有良好的机械加工性能。本发明具有应用广泛，使用寿命长等特点，可生产板、带、管、棒、线、锻件。在造船、化工、机械制造、冶金等行业得到应用。本发明还具有白铜合金的加工工艺环节简单，加工成本低，易于生产，适用了各应用领域对高强度高耐腐蚀性白铜合金的要求。
文档编号C21D1/773GK102634691SQ20121014924
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者周明, 孙海忠, 郑新文, 郭春江 申请人:沈阳难熔金属研究所