一种抗变色仿金色铜合金材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗变色仿金色铜合金材料，其成分为Cu：79～83wt％，Al：1.5～2.5 wt％，Ni：0.5～1.0 wt％，Sn：0.3～1.0 wt％，Fe：0.2～0.5 wt％，Ce：0.01～0.05 wt％，其余组分为Zn和不可避免的杂质；其色泽为金黄色，色泽要求亮度值L≥80、红绿值a：1～4、蓝黄值b：19～26，本发明生产的合金与现有合金HSn72?1?1等铜合金相比，抗变色和耐腐蚀性能则更优异。本发明合金组分合理，生产工艺简单，合金性能优越，可适用于各种建筑装饰材料、纪念币、能源工程、海洋工程等领域。
【专利说明】
-种抗变色仿金色铜合金材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种铜合金，尤其设及一种具有仿金色外观、耐腐蚀、抗变色的多元铜 合金材料，主要应用于造币巧料、各种装饰材料、能源工程、海洋工程等领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着人们对铜合金耐蚀性要求越来越高外，还要求铜合金具有美丽而赏 屯、悦目的外观，且抗变色。而抗变色仿金色铜合金具有优良的金色色泽、抗变色且耐腐蚀， 是一种很有价值的铜合金材料。该合金产品可设及到流通货币、纪念币、建筑装饰、旅游纪 念品、工艺美术制品等；同时该合金产品具有良好的耐腐蚀性能和抗海洋生物污染性能使 得其在能源工程、海洋工程、船舶工程等领域也发挥较为重要的作用。传统的纪念币铜合金 (如HSn72-1-l)，其在储运和使用过程中易于变色，耐蚀性也不高，而近年来对抗变色和耐 腐蚀性的仿金色铜合金研究日愈增多，开发出兼具有仿金色、抗变色耐蚀铜合金则极具迫 切。
[0003] CN102899526B专利公布了一种造币用金黄色铜合金材料，合金在高湿气、人工汗 液、盐雾、S 0 2和Η 2 S等湿热环境下均表现出良好的抗变色性能，其成分为：C U : 7 5.0~ 77.0wt%、Al:1.8~2.4wt%、Ni:0.2~0.8wt%、B:0.003~0.01wt%、Si:0.10~0.20wt%、Ce:《 0. lwt%、Fe:《0.06wt%、饥：《0.05wt%、余量时化，但合金在海水中耐腐蚀性能方面表现不 足。CN201310220254. X专利公布了 一种高抗变色金色耐蚀铜合金材料，合金在盐雾环境下 表现出良好的抗变色和耐腐蚀性能，其成分为:Cu:77~79wt%、Al:2.0~2.3wt%、Ni:0.4~ 0.6wt%、B: 0.005~0.01wt%、Si : 0.2~0.5wt%、Ce: 0.05-0.15wt%、余量时Zn，但该合金蓝黄 值b较小，且在混合气体中的抗变色性能有所不足。
[0004] W上材料均未满足仿金色、抗变色、耐腐蚀的性能要求，同时W上材料热社后均未 采用四面锐面，在工业化生产中其产品质量及其最终成品率都较低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有材料和技术存在的不足，提供一种合金组分合理、原材 料价格便宜、具有仿金色外观、抗变色、耐腐蚀的铜合金材料，W满足造币巧料、各种装饰材 料、能源工程、海洋工程中对耐腐蚀、仿金色泽外观铜合金的需求。
[0006] 本发明的目的通过W下技术方案来实现： 一种抗变色玫瑰金色铜合金材料，其特征在于:其成分的质量百分含量如下： 化 79.0~83.0wt%， A1 1.5~2.5wt%， Ni 0.5~1.0wt%， Sn 0.3~1.0wt%， Fe 0.2~0.5 w t%， Ce 0.01 ~0.05 wt%。
[0007]该铜合金其余组分为化和不可避免的杂质 更进一步地，所述的一种抗变色仿金色铜合金材料，其特征在于制备过程包括如下步 骤：（0烙炼:烙炼采用的原材料主要为高纯电解铜、工纯侣、高纯儀、纯锋、纯锡、电解铁和 Cu-Ce中间合金。所有原材料装炉之前需烘烤干后方可加入。装料顺序为先将高纯电解铜、 高纯儀、纯侣、电解铁加入烙炼炉中，加覆盖剂(如锻烧木炭)进行覆盖，升溫加热至1200°C ~1250°C，至完全烙化，炉溫控制在1020°C~1060°C，加入纯锡，至烙化完全，炉溫控制在 1020°C~1060°C，加入烘干的锋块，至完全烙化，炉溫控制在1020°C~1060°C，加入化-Ce中 间合金，至完全烙化形成合格的CuZnAlNiFeSnCe合金烙体，揽拌化渣，将烙体溫度控制在 1100°C~1160°C，然后进行铸造。（2)锐面:将步骤（1)获得的铸造锭巧进行四面锐，W去除 铸造过程中的缺陷。（3)热社:将步骤(2)所得的锭巧在热社机上进行热社，热社过程需有边 挤轮进行控制，热社总变形量为90%~95%，开社溫度为750°C~850°Cd(4)四面锐:将步骤 (3)所得的热社板巧进行四面锐，W去除表面缺陷，单面锐面范围约为0.4mm。巧)冷社:将步 骤(4)获得的板巧进行冷社，冷社道次变形量与抗拉强度之间的乘积为一参数。（6)中间退 火:将步骤(5)获得的冷社板巧进行在保护气氛下于630°C~750°C下退火1~3小时。（7)酸 洗:将步骤(6)获得的退火板材进行酸洗W去除表面氧化物。（8)精社:将步骤(7)获得板巧 社至厚度为1.9±0.02mm的合金板材。
[000引本发明生产的合金与现有合金服Π 72-1-1等铜合金相比，其色泽为仿金色，抗变色 和耐腐蚀性能则更优异。本发明所生产的铜合金在退火状态下其色泽要求亮度值:L>80、 红绿值a: 1~4、蓝黄值b: 19~26。本发明合金组分合理，生产工艺简单，合金性能优越，可适 用于各种建筑装饰材料、纪念币、能源工程、海洋工程等领域。
[0009] 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在： 本发明铜合金具有很好的仿金色外观和优良的耐蚀性能及抗变色性能，生产成本低 廉、工艺较为合理、比较适合工业化生产。
[0010] 本发明的特点之一在于:发明的合金色泽为仿金色，其色泽与18K金相似。
[001。 本发明的特点之二在于：发明的合金在盐雾、3.5%NaCl溶液、人工汗液、混合气体 中均表现出优异的抗变色性能和耐腐蚀性能。
[0012] 本发明的特点之Ξ在于:发明的合金成分组元及其最佳含量之间的匹配关系与现 有专利和文献报道的合金的成分组元及其含量之间的匹配关系不同。
[0013] 本发明的特点之四在于:发明的合金制备方法不同于其他合金制备。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所 限。
[0015] 本发明选用CIE197化*a*b*表色系统，用色度参数L*、a*和b*来描述合金的色泽。 其中L*为明度坐标，表征颜色的亮度大小，L*轴为颜色的明度坐标轴，L*取值从0至100,它 由底部的黑色化*=〇)经中灰到达顶部的白色化*=100)即全反射色。a*轴为红绿轴，曰*〉〇表 示物体表面色中含有红色成分，曰*<〇表示物体表面色中含有绿色成分。b*轴为黄蓝轴，b*〉0 表示物体表面色中含有黄色成分，b*<0表示物体表面色中含有蓝色成分。C*为颜色的彩度， 料=(a巧+b巧)I/2，是由明度轴到色空间某一点的水平径向距离。料越大，表明色彩的饱和程 度越大。在CIE197化*a*b*色空间中，可根据色差ΔΕ*大小来定量地评价试验合金在腐蚀前 后的变色程度。色差ΔΕ*计算公司为： ΔΕ*=[(Δ1>)2^Δ3*)2^Δ6*)2]ι/2 式中AL*称为明度差，Aa*称为红绿色品差，Ab*为蓝黄色品差。
[0016] 本发明采用美国爱色丽公司生产的X-Rite Ci7600型分光光度计测定颜色。
[0017] W下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
[001引实施例1: 将原料按照质量百分比：加：80*1%、41:1.5*1%、化0.5￥1%、511:0.7￥1%少6:0.2讯10/0、 Ce : 0.05wt%，其余组分为Cu和不可避免的杂质。烙炼在中频感应烙炼炉中烙炼，并进行立 式半连续铸造，获得成分均匀的铜合金铸锭。铸锭双面锐后在加热炉中加热到90(TC，保溫 30min~化后在热社机上进行热社，并进行锐面、冷社、中间退火和酸洗等加工过程，获得冷 社板巧，经过精社后获得1.9mm±0.02mm后的板材，随后进行成品态退火，获得组织性能优 异的抗变色仿金色铜合金材料。
[0019] 实施例2: 将原料按照质量百分比：Cu:82wt%、Al:1.8 wt%、Ni 1.0 wt%、Sn:0.3 wt%Je:0.5wt〇/〇、 Ce : 0.0Iwt%，其余组分为Cu和不可避免的杂质。烙炼在中频感应烙炼炉中烙炼，并进行立 式半连续铸造，获得成分均匀的铜合金铸锭。铸锭双面锐后在加热炉中加热到90(TC，保溫 30min~化后在热社机上进行热社，并进行锐面、冷社、中间退火和酸洗等加工过程，获得冷 社板巧，经过精社后获得1.9mm±0.02mm后的板材，随后进行成品态退火，获得组织性能优 异的抗变色仿金色铜合金材料。
[0020] 实施例3: 将原料按照质量百分比：加：83*1%、41:2.4*1%、化0.5￥1%、511:0.5￥1%少6:0.2讯1〇/〇、 Ce : 0.0Iwt%，其余组分为Cu和不可避免的杂质。烙炼在中频感应烙炼炉中烙炼，并进行立 式半连续铸造，获得成分均匀的铜合金铸锭。铸锭双面锐后在加热炉中加热到90(TC，保溫 30min~化后在热社机上进行热社，并进行锐面、冷社、中间退火和酸洗等加工过程，获得冷 社板巧，经过精社后获得1.9mm±0.02mm后的板材，随后进行成品态退火，获得组织性能优 异的抗变色仿金色铜合金材料。
[0021] 实施例4: 将原料按照质量百分比：Cu:81wt%、Al:2.1 wt%、Ni 1.0 wt%、Sn:0.7 wt%Je:0.3wt〇/〇、 Ce : 0.02wt%，其余组分为Cu和不可避免的杂质。烙炼在中频感应烙炼炉中烙炼，并进行立 式半连续铸造，获得成分均匀的铜合金铸锭。铸锭双面锐后在加热炉中加热到90(TC，保溫 30min~化后在热社机上进行热社，并进行锐面、冷社、中间退火和酸洗等加工过程，获得冷 社板巧，经过精社后获得1.9mm±0.02mm后的板材，随后进行成品态退火，获得组织性能优 异的抗变色仿金色铜合金材料。
[0022] 将本实施例中的四种合金W及现有纪念币用的HSn72-1-l板材测试结果进行对 比。其在3.5%盐水环境和盐雾环境下腐蚀速率测定结果见表1所示，抗变色性能测试结果见 表2所示。
[0023] 表1本发明合金在3.5%盐水环境和盐雾环境下腐蚀速率对比
综上所述，w上对比说明本发明铜合金在耐腐蚀性能和抗变色性能方面均明显优于 HSn72-1-l合金，同时具有金黄色外观的色泽，与18K金合金色泽相似，特别应用于造币巧 料、各种装饰材料、能源工程、海洋工程等方面的材料。
[0024] W上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用 等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【主权项】
1. 一种抗变色仿金色铜合金材料，其特征在于:其成分的质量百分含量如下： Cu 79 ~83wt%， A1 1.5~2.5 wt%， Ni 0.5~1.0 wt%， Sn 0.3~1.0wt%， Fe 0.2~0.5 w t%， Ce 0.01 ~0.05 wt%， 该铜合金其余组分为Zn和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的一种抗变色仿金色铜合金材料，其特征在于制备过程包括如 下步骤：（1)熔炼:熔炼采用的原材料主要为高纯电解铜、工纯铝、高纯镍、纯锌、纯锡、电解 铁和Cu-Ce中间合金，所有原材料装炉之前需烘烤干后方可加入，装料顺序为先将高纯电解 铜、高纯镍、纯铝、电解铁加入熔炼炉中，加木炭进行覆盖，升温加热至1200 °C~1250 °C，至 完全熔化，炉温控制在1020°C~1060°C，加入纯锡，至熔化完全，炉温控制在1020°C~1060 °C，加入烘干的锌块，至完全熔化，炉温控制在1020°C~1060°C，加入Cu-Ce中间合金，至完 全熔化形成合格的CuZnAlNiFeSnCe合金熔体，搅拌扒渣，将熔体温度控制在1100 °C~1160 °C，然后进行铸造；（2)铣面:将步骤（1)获得的铸造锭坯进行四面铣，以去除铸造过程中的 缺陷；（3)热乳：将步骤（2)所得的锭坯在热乳机上进行热乳，热乳过程需有边挤轮进行控 制，热乳总变形量为90%~95%，终乳温度为750°C~850°C; (4)四面铣:将步骤(3)所得的热 乳板坯进行四面铣，以去除表面缺陷，单面铣面量约为〇.4mm;(5)冷乳:将步骤(4)获得的板 坯进行冷乳，冷乳道次变形量与抗拉强度之间的乘积为一参数;（6)中间退火:将步骤(5)获 得的冷乳板坯进行在保护气氛下于630°C~750°C下退火1~3小时；（7)酸洗:将步骤(6)获 得的退火板材进行酸洗以去除表面氧化物；（8)精乳:将步骤(7)获得板坯乳至厚度为1.9± 0.02mm的合金板材。3. 根据权利要求1所述的一种抗变色仿金色铜合金材料，其特征在于:所述的抗变色仿 金色铜合金材料在退火状态下在人工汗液等环境下抗变色性能优于现有合金HSn72-1-l。4. 根据权利要求1所述的一种抗变色仿金色铜合金材料，其特征在于:所述的抗变色仿 金色铜合金材料在退火状态下其色泽要求亮度值:L多80、红绿值a: 1~4、蓝黄值b: 19~26。
【文档编号】C22F1/08GK106011533SQ201610604733
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月28日
【发明人】李华清, 陈忠平
【申请人】苏州中色华人铜业有限公司