[发明专利]一种耐热耐蚀多元铜合金及其制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高端铜材，尤其涉及一种多元微合金化耐热耐蚀铜材及多元微合金化铜材冶炼熔铸系统，属于合金加工技术领域。

背景技术

由于铜及铜合金的高导电导热以及良好的加工性能等，应用领域扩大到海洋、航空等高科技领域，传统的铜及铜合金不能满足新兴领域的使用性能，尤其是同时满足高强度、高导电导热和耐热耐腐蚀的场合，因此，国内外对耐热耐腐蚀铜合金的研究较多。

已经开发出的耐热铜合金主要用于高炉风口、电极夹持器、接触式夹具和结晶器铜套上等，日本造船株式会社开发的Cu-Co-Be系合金，日本神户制钢所开发的Cu-Fe-Sn系合金，日本三菱株式会社开发的Cu-Cr-Zr系合金，这三类铜合金均高强度、高导热性、耐磨性等优良特性。

耐腐蚀合金多集中在海水环境、潮湿的大气中，现有的耐腐蚀铜合金有四大类：①有“海军黄金”之称的铝黄铜和锡黄铜；②以铜为基体加入Sn、Zn、Pb等元素提高合金的耐腐蚀性能；③Cu-Niz系白铜合金；④铜基合金中加入Al、Si、Ni、Mn等元素的耐腐蚀青铜。

市场上采用的高效耐热耐腐蚀多元微合金精密铜材主要靠进口，成本费用较高，采货周期长，而且还受到国际关系的制约，严重影响了企业的运行成本和生产效率；如何将高强度、耐热、耐腐蚀、抗磨性铜及铜合金制备出来，是企业亟待解决的问题。

中国发明专利CN103045896A公开了一种海洋工程用高强度耐腐蚀铜基合金棒,由以下组分组成：占合金棒总重量13-23％的铝,占合金棒总重量3-17％的铁,占合金棒总重量0.5-8％的锡,占合金棒总重量1-15％的锌,余量为铜；本发明还涉及海洋工程用高强度耐腐蚀铜基合金棒的制备方法。本发明采用在传统铜基合金的基础上适量的添加锡锌等元素,并适当提高铝的含量,由此来增强合金的抗压强度,耐腐蚀性等,使其成为QAL9-4棒材的加强版,并且相对于QAL9-4棒材的制备方法,本发明只需要挤压不用锻打就能实现锻打后的机械性能,因此,本发明减少了加工程序,提高生产效率并降低了生产成本。

中国发明专利CN103045897A公开了一种海洋工程用高强度耐腐蚀铜基合金管,由以下组分组成：占合金管总重量13-23％的铝,占合金管总重量3-17％的铁,占合金管总重量0.5-8％的锡,占合金管总重量1-15％的锌,余量为铜；本发明还涉及海洋工程用高强度耐腐蚀铜基合金管的制备方法。本发明采用在传统铜基合金的基础上适量的添加锡锌等元素,并适当提高铝的含量,由此来增强合金的抗压强度,耐腐蚀性等,使其成为QAL9-4管材的加强版,并且相对于QAL9-4管材的制备方法,本发明只需要挤压不用锻打就能实现锻打后的机械性能,因此,本发明减少了加工程序,提高生产效率并降低了生产成本。

中国发明专利CN102392155A公开了一种耐腐蚀铜锌铝合金材料,现制成铜锌铝黄铜合金管材、板带材,是以铜锌黄铜合金为基体,通过添加锌、铝、镍、硅、硼、锰、稀土等元素,达到高耐磨、高耐蚀、耐高温、加工性能良好的目的,满足海洋开发利用行业、换热以及其他特殊行业用材料的要求。其化学成分按重量百分比为：铜74％-78％,铝1.4％-2.8％,镍0.2％-1.0％、硅0.1％-1.0％、硼0.003％-0.015％、锰0.2％-0.8％、单质稀土镧与单质稀土铈中的至少一种或者混合稀土0.005％-0.15％、铁≤0.05％、铅≤0.05％、不可避免的杂质≤0.05％,余量为锌,各组份之和为百分之百；通过变形加工可以分别制作出满足市场需求的耐腐蚀铜锌铝合金材料板带材或管材。有效节约了能源、降低生产成本。

现有技术存在以下问题：

(1)市场上采用的高效耐热耐腐蚀多元微合金精密铜材主要靠进口，成本费用较高，采货周期长，而且还受到国际关系的制约，严重影响了企业的运行成本和生产效率。

(2)现有资料表明，添加稀土元素可大大提高材料的韧性和耐腐蚀性能，但对抗拉强度的影响较小，如何解决这一技术难题，提出制备高效耐热耐腐蚀多元微合金精密铜材的新思路尚不明确。

(3)目前，稀土对精密铜材的作用机理还是空白，研究对铜材显微组织、力学性能、耐腐蚀性能、耐热性能的影响规律和作用过程，对目标铜合金成分设计和优化，最终实现高效耐热耐腐蚀多元微合金精密铜材的研发，是一个复杂并且工作量巨大。

(4)对稀土微合金冶炼系统、合金元素加入装置及元素加入时机控制，没有形成一套有效的产业化应用系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种耐热耐蚀合金铜材。技术方案如下：