[发明专利]一种高抗变色金色耐蚀铜合金及其板材制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CuZnAlNiSiCeB高耐蚀金色铜合金及其板材制备方法，特别是指一种适宜于半连续铸锭工艺生产的高抗变色高耐蚀CuZnAlNiSiCeB系金色铜合金制备方法。主要应用于装饰、能源工程、海洋工程等领域。

背景技术

在金属材料领域中，耐蚀铜合金作为低成本耐蚀材料一直受到普遍重视，而其中应用最广泛的当属耐蚀黄铜。一方面，其金黄的色泽使得其成为流通领域和装饰领域中最有前景的仿金材料，其产品涉及到流通货币和纪念币、精美饰品饰物、豪华建筑的室内外装潢、工艺美术制品、旅游纪念品等；另一方面，其良好的耐蚀性能和抗生物污染性能使其在海洋、船舶和热电等领域发挥着重要的作用，其产品包括凝器管、蒸汽管、耐腐蚀导管、高压网、船舶零件、海水养殖网箱及其他在腐蚀介质中工作的零件等。尽管不同领域对黄铜的要求不一样，但最受关注的还是其色泽和耐蚀性能。传统的造币铜合金(如HSn72-1-1)，其在储运和使用过程中易变色，耐蚀性能不高；而有“海军黄铜”之称的HAl77-2B、HSn70-1A合金，其通常需要加入有毒元素砷来提高其在海洋中的寿命，因而环保型铜合金的变色及耐蚀问题亟待解决。近年来，对黄铜合金的抗变色性和耐腐蚀性的研究明显增多，开发出兼具金黄色泽、高抗变色性能和高耐蚀性能的黄铜也势在必行。

CN93106955.6公布了一种仿金装饰用铜基合金材料，它由3-9％Al，1-4％Sn，0.1-1.6％In，0.1-1.2％Ni，0.01-1.0％Fe，0.01-0.7％Cr，0.01-0.8％稀土和铜组成，该合金具有18-24K色泽，并具有良好的抗变色性能，但该合金铝含量高，铸造难度增加，且原材料成本高。专利CN88100404公布了一种色泽瞄准18K的含铟、锡仿金材料的生产方法，该合金在人工汗液中具有良好的抗变色性能，但其因含贵金属铟而增加了生产成本。CN102899526A公布了一种造币用24K金黄色铜合金材料，在合金在盐雾、高湿、H₂S、SO₂等环境下均表现出良好的抗变色性能，其成分为：Cu：75.0-77.0wt％、Al：1.8-2.4wt％、Ni：0.2-0.8wt％、B：0.003-0.01wt％、Si：0.10-0.20wt％、Ce：≤0.1wt％、Fe：≤0.06wt％、Pb：≤0.05wt％、余量是Zn，但合金在海水中耐腐蚀性能方面表现不足。专利CN102071375A提供了一种耐蚀铜合金材料及其制备方法，合金的基体成分为：10-12％Al，2-4％Si，20-30％Zn，0.4-0.6％Mn，0.5-1％Y，余料为铜。该合金在铜基体中分布着由镀钴铜丝和镀铜铁丝形成的金属丝团，制备过程复杂，成本较高。

以上材料均未同时满足金黄色泽、高抗变色和高耐蚀性能的要求，同时，其制备手段均为传统的锭模铸造工艺，未设计半连铸工艺。作为一种广泛应用的合金，其生产成本和工业化大生产技术非常重要。相比于传统的锭模铸造工艺，半连续铸造工艺简化了工序，提高了金属利用率，降低了成本，易于实现机械化和自动化，更适用于工业化大生产。

本发明提供了一种成本低、具有高抗变色和高耐蚀性的金色铜合金，它比HAl77-2B、HSn70-1A、HSn72-1-1有更优异的金色度、抗变色性和更好的耐蚀性能，同时，设计合金加工性能优良，可实现半连续铸造工业化大生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有材料和技术之不足而提供一种合金组分合理、原材料价格便宜、金色度高、具有优异的抗变色性能和耐腐蚀性能、适宜于半连续铸造生产工艺的环境友好的高抗变色金色耐蚀铜合金及其制备技术，以满足不同性能要求的功能性铜合金的需求。

本发明涉及的一种高抗变色金色耐蚀铜合金，其合金化学成分组成如下(质量百分数)：Cu：77-79wt％；Al：2.0-2.3wt％；Ni：0.4-0.6wt％；B：0.005-0.01wt％；Ce：0.05-0.15wt％，Si：0.2-0.5wt％；余量是Zn和不可避免的杂质。

本发明涉及的一种高抗变色金色耐蚀铜合金板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)熔炼

采用电解纯铜、纯铝、纯镍、锌、Ni-B合金、Cu-Ce合金和Cu-Si合金为原料，将所有原料烘烤干后，利用工频感应熔炼炉进行熔炼，熔化及加料顺序如下：