[发明专利]一种铁白铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于金属冶炼技术领域，尤其涉及一种铁白铜合金及其制备方法。

背景技术

白铜合金因其具有良好的冷热加工性能，较高的力学性能，良好的导热性能和耐腐蚀性能，对应力腐蚀有着其它合金材料无法比拟的优越性，具有抑菌、防止海洋生物附着，常用作制作冷凝器，广泛用作潜艇、舰船、海滨电站、核电站以及海水淡化领域。耐腐蚀、抗冲刷磨蚀是该合金极其重要的使用性能。 

我国幅员辽阔，南方和北方、沿海和内陆的水质条件不同，不同地域的水质含Cl^﹣、S^2﹢、SO₄^2﹣、NH₄^﹢、PH值以及含泥砂等固体悬浮物的量不同，对铜合金冷凝管的耐蚀、抗磨蚀性能提出了不同的要求。我国目前广泛使用的BFe10-1-1合金冷凝管，其使用寿命在8-15年左右。仅为不锈钢管使用寿命的五至六分之一，远远不能满足电站冷凝器的使用寿命要求。

近年来由于铜价持续高位运行，不锈钢管价格较低，且具有重量轻、管壁薄、强度高、换热面积大和使用寿命可以达到70年的优势，直接导致火电站铜质冷凝器被不锈钢管替代。降低白铜合金生产成本，提高该合金的市场竞争力，是该类合金亟待解决的第二个难题。

近年来，随着技术的不断进步，发电设备向大型化、超临界机组方向发展，工作温度更高、水流速度更大，水质条件更恶劣，对白铜合金冷凝管的性能要求越来越高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种耐腐蚀、抗磨蚀、长寿命的铁白铜合金及其制备方法。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种铁白铜合金，其特征在于，所述合金的通式为Ni_aFe_bMn_cTi_dZr_eX_fCu_g，其中以质量百分比表示 6.0≤a≤9.0、1.0≤b≤1.5、0.5≤c≤1.6、1.1≤d≤1.8、0.02≤e≤0.05、0.05≤f≤0.3%，g为余量，合金中的杂质总量不大于0.7%，其中，X代表镧或铈稀土元素或其氧化物的一种或混合物。

    根据上述的铁白铜合金，其特征在于，以质量百分比表示，所述合金还包括Al 0.2-0.9%、Zn 0.5-2.0%、Sn 0.03-0.5%。

    根据上述的铁白铜合金，其特征在于，以质量百分比表示，所述合金还包括B 0.03-0.06%、Al 0.2-0.9%、Zn 0.5-2.0%、Sn 0.03-0.5%。

一种制备铁白铜合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

⑴加入铜和木炭，升温使其全部熔化；

⑵将铁、镍加入铜液中，并用铜质工具搅拌，使其充分溶解；

⑶在低温1250-1280℃条件下加入铜-锰中间合金，待铜-锰中间合金完全熔化后，将铜液温度调整到1260-1310℃之间；

⑷在采用双级工频炉熔炼的条件下，将铜液转入铸造炉，再次将铜液温度调整到1260-1310℃之间；

⑸向铜液中依次加入铜-钛、铜-锆中间合金，使其充分溶解；

⑹向铜液中加入0.02%-0.03%的镁，随后，向铜液中加入铜-轻质稀土中间合金，使其充分溶解，再一次将铜液温度调整到1290-1310℃之间；

⑺将精炼剂：苏打50%、冰晶石50%;或者萤石33%、碳酸钙42%、冰晶石25%，加入铜液中；

⑻用高纯氮气或者氩气作为载气，向铜液中吹入精炼剂，气体吹炼时间为3-5分钟，吹炼过程结束后，待铜液静置5-8分钟后，即可开始捞渣、浇铸；

其中，金属或中间合金的加入量以满足最终合金组份要求为准。

一种制备铁白铜合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

⑴加入铜和木炭，升温使其全部熔化；

⑵将铁、镍加入铜液中，并用铜质工具搅拌，使其充分溶解；

⑶在1250-1280℃条件下加入锌并使其熔化，随后向铜液中加入易烧损元素铜-铝、铜-锰中间合金，待铜-铝、铜-锰中间合金完全熔化后，加入铜-锡，使其充分溶解，将铜液温度调整到1260-1310℃之间；

⑷在采用双级工频炉熔炼的条件下，将铜液转入铸造炉，再次将铜液温度调整到1260-1310℃之间；