本发明属于合金材料
技术领域：
，涉及一种耐蚀铜合金，还涉及上述耐蚀铜合金的制备方法。
背景技术：
：铜及其合金由于具有较高的强度，良好的耐腐蚀性和抗微生物腐蚀性而被广泛应用于船舶制造、海洋工程和海水化工等领域，主要用于船的壳体、各类导线、泵体、阀体、舰船螺旋桨、海水淡化和舰船用冷凝管等。但是由于海洋的特殊性，铜及其合金常常受到严重的腐蚀。目前，国内外研究和应用较多的耐蚀铜合金主要有黄铜、锡青铜、b10(cu-10ni-1fe-1mn)、b30(cu-30ni-1fe-lmn)等，然而，复杂多变的海洋条件使得耐蚀铜合金的服役条件日益苛刻，关键部件的安全可靠性要求也越来越高，传统耐蚀铜合金无法满足高端领域使用要求。专利(公开号：cn102776410a，名称：一种耐蚀铜合金)公开了一种耐蚀铜合金，该专利的耐蚀铜合金使用了大量的锡、钪、钛等价格高昂以及镁、锌等大量的低电位的金属材料，合金元素组成复杂，生产合成难度加大，限制了其推广和应用范围。技术实现要素：本发明的目的是提供一种耐蚀铜合金，解决了现有技术中存在的铜合金元素组成复杂的问题。本发明所采用的技术方案是，一种耐蚀铜合金，包括以下质量百分含量的组分：ni6-8％、al3-7％、fe1-1.6％、mn0.4-1％及混合稀土0.032-0.045％；余量为cu，混合稀土为la、ce的混合物，la的百分含量为35-45％。本发明的特点还在于：fe、mn的总百分含量为2％。本发明的另一目的是提供一种耐蚀铜合金，解决了现有技术中存在的铜合金元素组成复杂的问题。本发明所采用的另一种技术方案是，一种耐蚀铜合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1、对电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土进行预处理，混合稀土为la、ce的混合物；步骤2、称取预处理后的电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土，使上述组分的质量百分含量为ni6-8％、al3-7％、fe1-1.6％、mn0.4-1％及混合稀土0.032-0.045％，余量为cu，la的百分含量为35-45％；步骤3、依次将电解铜板、电解镍板、铜铁中间合金、铜锰中间合金、混合稀土放入熔炉中进行一次熔炼，熔炼除渣后向熔炉加入铝板进行二次熔炼；步骤4、当二次熔炼后的熔体达到离心浇铸条件时，将熔体浇注到离心铸造机中进行冷却凝固成坯料，并进行加工处理后得到耐蚀铜合金铸锭；步骤5、先将耐蚀铜合金铸锭置于电阻炉中进行加热保温，然后将加热保温后的耐蚀铜合金铸锭放入挤压模具进行热挤压变形加工，得到耐蚀铜合金。步骤3具体步骤为：先依次将电解铜板、电解镍板放入熔炉中熔炼得到第一合金液，然后加入覆盖剂对第一合金液进行覆盖；当温度达到1150～1200℃时，依次加入铜铁中间合金、铜锰中间合金、混合稀土，完成一次熔炼，在加料过程中，待每种原料熔化后加入下一种；待温度升温至1250～1300℃，熔炼除渣后向熔炉中加入铝板并搅拌均匀进行二次熔炼；一次熔炼、二次熔炼过程中加入脱氧剂，一次熔炼、二次熔炼的时间共为35～45min。覆盖剂为煅烧木炭、草木灰中的一种或者两种的混合物。脱氧剂为镁或磷铜，脱氧剂的用量为熔体总重量的0.6～1.2％。步骤4中：离心浇铸条件为二次熔炼后的熔体达到1250～1300℃，熔液表面无浮渣出现且拨开表面熔液呈镜面状。离心铸造机的铸型预热温度300～450℃，浇注温度1250-1300℃，离心机转速1150～1250rad/min。电阻炉中的加热保温温度为1000～1100℃，保温时间1～1.5h；挤压模具的预热温度为500-550℃。本发明的有益效果是：本发明的耐蚀铜合金，ni元素能提高腐蚀电位和钝化能力，增强合金耐腐蚀性能；al可在合金表面形成坚韧、致密的保护膜，降低表面活性，增强合金的抗冲蚀性能；fe、mn能显著提高强度和抗冲击腐蚀能力，当wfe+wmn＝2％，对合金强度和耐腐蚀性能提升最优；稀土能够净化合金基体降低杂质，细化合金晶粒，抑制铜离子在氧化层的扩散，降低合金的腐蚀速率提高耐蚀性能。本发明的耐蚀铜合金的制备方法，得到的耐蚀铜合金组织成分均匀，铸态缺陷少，并解决了传统耐蚀铜合金元素复杂，生产成本较高的问题；利用微合金化各种元素的协同作用，获得ni含量较低(al代替少量ni)，力学性能优异，耐蚀性能优良的新型高强耐蚀铜合金。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。一种耐蚀铜合金，包括以下质量百分含量的组分：ni6-8％、al3-7％、fe1-1.6％、mn0.4-1％及混合稀土0.032-0.045％；余量为cu，混合稀土为la、ce的混合物，la的百分含量为35-45％。fe、mn的总百分含量为2％。一种耐蚀铜合金的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、对电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土进行相应的除油、除锈及干燥处理；混合稀土为la、ce的混合物；步骤2、称取预处理后的电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土，使上述组分的质量百分含量为ni6-8％、al3-7％、fe1-1.6％、mn0.4-1％及混合稀土0.032-0.045％，余量为cu和不可避免的杂质成分，la的百分含量为35-45％；步骤3、在微氧化气氛下，先依次将电解铜板、电解镍板放入熔炉中熔炼得到第一合金液，然后加入200℃左右干燥处理后的煅烧木炭、草木灰对第一合金液进行覆盖，以隔绝大部分空气减少熔炼过程中的氧化；当温度达到1150～1200℃时，依次加入铜铁中间合金、铜锰中间合金、铜箔包裹的混合稀土，完成一次熔炼，在加料过程中，待每种原料熔化后加入下一种；待温度升温至1250～1300℃，熔炼除渣后向熔炉中加入铝板并搅拌均匀进行二次熔炼，得到第二合金液；一次熔炼、二次熔炼的时间共为35～45min，一次熔炼、二次熔炼过程中加入脱氧剂。整个熔炼过程中选择石墨棒进行均匀搅拌，扒渣棒扒渣。脱氧剂为镁或磷铜，脱氧剂的用量为第二合金液重量的0.6～1.2％。步骤4、预先将铸型预热至温度为300～450℃，当二次熔炼后的熔体达到1250～1300℃，熔液表面无浮渣出现且拨开表面熔液呈镜面状，静置2～3min后，通过浇包将第二合金液浇注到有水冷的离心铸造机中，离心铸造机的浇注温度为1250～1300℃，离心机转速1150～1250rad/min；铸型通水冷却，冷却水喷洒在铸型的环形外壁上，冷却凝固成坯料，并进行车削加工等处理后得到耐蚀铜合金铸锭。步骤5、先将耐蚀铜合金铸锭置于1000～1100℃的箱式电阻炉中进行加热保温，保温时间1～1.5h；然后将挤压模具预热至500-550℃，将加热保温后的耐蚀铜合金铸锭放入挤压模具进行热挤压变形加工，得到耐蚀铜合金。挤压模具中采用的润滑剂为沥青或石墨机油混合物。实施例1步骤1、对电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土进行相应的除油、除锈及干燥处理；混合稀土为la、ce的混合物；步骤2、称取预处理后的电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土，使上述组分的质量百分含量为ni7％、al3％、fe1.2％、mn0.8％及混合稀土0.032％，余量为cu和不可避免的杂质成分，la的百分含量为35％；步骤3、在微氧化气氛下，先依次将电解铜板、电解镍板放入熔炉中熔炼得到第一合金液，然后加入200℃左右干燥处理后的煅烧木炭、草木灰混合物对第一合金液进行覆盖；当温度达到1150℃时，依次加入铜铁中间合金、铜锰中间合金、铜箔包裹的混合稀土，完成一次熔炼；待温度升温至1250℃，熔炼除渣后向熔炉中加入铝板并搅拌均匀进行二次熔炼，得到第二合金液；一次熔炼、二次熔炼的时间共为35min，一次熔炼、二次熔炼过程中加入镁作为脱氧剂，镁的用量为第二合金液重量的0.6％。步骤4、预先将铸型预热至温度为300℃，当二次熔炼后的熔体达到1250℃，熔液表面无浮渣出现且拨开表面熔液呈镜面状，静置2min后，通过浇包将第二合金液浇注到有水冷的离心铸造机中，离心铸造机的浇注温度1250℃，离心机转速1150rad/min；铸型通水冷却，冷却水喷洒在铸型的环形外壁上，冷却凝固成坯料，并进行车削加工等处理后得到耐蚀铜合金铸锭。步骤5、先将耐蚀铜合金铸锭置于1000℃的箱式电阻炉中进行加热保温，保温时间1h；然后将挤压模具预热至500℃，将加热保温后的耐蚀铜合金铸锭放入挤压模具进行热挤压变形加工，得到耐蚀铜合金。挤压模具中采用的润滑剂为石墨机油混合物。实施例2步骤1、对电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土进行相应的除油、除锈及干燥处理；混合稀土为la、ce的混合物；步骤2、称取预处理后的电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土，使上述组分的质量百分含量为ni7％、al5％、fe1.2％、mn0.8％及混合稀土0.045％，余量为cu和不可避免的杂质成分，la的百分含量为45％；步骤3、在微氧化气氛下，先依次将电解铜板、电解镍板放入熔炉中熔炼得到第一合金液，然后加入200℃左右干燥处理后的煅烧木炭、草木灰混合物对第一合金液进行覆盖；当温度达到1180℃时，依次加入铜铁中间合金、铜锰中间合金、铜箔包裹的混合稀土，完成一次熔炼；待温度升温至1280℃，熔炼除渣后向熔炉中加入铝板并搅拌均匀进行二次熔炼，得到第二合金液；一次熔炼、二次熔炼的时间共为45min，一次熔炼、二次熔炼过程中加入镁作为脱氧剂，镁的用量为第二合金液重量的1.2％。步骤4、预先将铸型预热至温度为450℃，当二次熔炼后的熔体达到1280℃，熔液表面无浮渣出现且拨开表面熔液呈镜面状，静置3min后，通过浇包将第二合金液浇注到有水冷的离心铸造机中，离心铸造机的浇注温度1280℃，离心机转速1250rad/min；铸型通水冷却，冷却水喷洒在铸型的环形外壁上，冷却凝固成坯料，并进行车削加工等处理后得到耐蚀铜合金铸锭。步骤5、先将耐蚀铜合金铸锭置于1100℃的箱式电阻炉中进行加热保温，保温时间1.5h；然后将挤压模具预热至550℃，将加热保温后的耐蚀铜合金铸锭放入挤压模具进行热挤压变形加工，得到耐蚀铜合金。挤压模具中采用的润滑剂为石墨机油混合物。实施例3步骤1、对电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土进行相应的除油、除锈及干燥处理；混合稀土为la、ce的混合物；步骤2、称取预处理后的电解铜板、电解镍板、铝板、铜铁中间合金、铜锰中间合金及混合稀土，使上述组分的质量百分含量为ni7％、al7％、fe1.2％、mn0.8％及混合稀土0.038％，余量为cu和不可避免的杂质成分，la的百分含量为40％；步骤3、在微氧化气氛下，先依次将电解铜板、电解镍板放入熔炉中熔炼得到第一合金液，然后加入200℃左右干燥处理后的煅烧木炭、草木灰混合物对第一合金液进行覆盖；当温度达到1200℃时，依次加入铜铁中间合金、铜锰中间合金、铜箔包裹的混合稀土，完成一次熔炼；待温度升温至1300℃，熔炼除渣后向熔炉中加入铝板并搅拌均匀进行二次熔炼，得到第二合金液；一次熔炼、二次熔炼的时间共为40min，一次熔炼、二次熔炼过程中加入镁作为脱氧剂，镁的用量为第二合金液重量的0.8％。步骤4、预先将铸型预热至温度为400℃，当二次熔炼后的熔体达到1300℃，熔液表面无浮渣出现且拨开表面熔液呈镜面状，静置2min后，通过浇包将第二合金液浇注到有水冷的离心铸造机中，离心铸造机的浇注温度1300℃，离心机转速1200rad/min；铸型通水冷却，冷却水喷洒在铸型的环形外壁上，冷却凝固成坯料，并进行车削加工等处理后得到耐蚀铜合金铸锭。步骤5、先将耐蚀铜合金铸锭置于1075℃的箱式电阻炉中进行加热保温，保温时间1.2h；然后将挤压模具预热至550℃，将加热保温后的耐蚀铜合金铸锭放入挤压模具进行热挤压变形加工，得到耐蚀铜合金。挤压模具中采用的润滑剂为石墨机油混合物。对本实施例1～3制备的高强耐蚀铜合金进行力学性能和耐蚀性测试，测试结果如下表：编号腐蚀速率，mm/a抗拉强度，mpa延伸率实施例10.003270528实施例20.003571125实施例30.002472427通过以上方式，本发明的耐蚀铜合金的抗拉强度超过700mpa，延伸率超过20％，合金力学性能较好；具有优良的耐蚀性，其240h的腐蚀速率低于0.004mm/a，具有组织成分均匀、铸态缺陷少、合金元素相对简单、成本低、力学性能优异、耐蚀性能优良等优点，满足苛刻服役条件下耐蚀铜合金的使用要求。当前第1页12