[發明專利]一種耐海水沖蝕用加工銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201710758537.8
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107475562B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 田保紅;張毅;喬景振;劉勇;宋克興;賈淑果;周延軍;張彥敏;張學賓;國秀花
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22C9/01;C22C9/00;C22C1/03
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 張隨

本發明涉及海洋工程及海洋裝備領域，具體公開一種耐海水沖蝕用加工銅合金及其制備方法。所述銅合金的元素組成及質量百分比為：0.5?5%的鎳，2?5%的鋁，1?2.5%的鎂，0.05?0.15%的磷，0.15?0.85%的鉻和0.01?0.02%的錫，余量為銅。制備時，采用中頻無鐵芯感應電爐，烘烤和預熱至暗紅形成爐膽；升溫；依次加入電解銅、覆蓋劑、純鉻、電解鎳、電解鋁、純鎂、純錫、覆蓋劑和合金CuP；攪拌撈渣，升溫，出爐，大氣環境熔煉；退火。該制備方法成本較低、制品硬度高，制得的銅合金具有耐海水高流速沖蝕及沖蝕腐蝕等性能，可用于海洋工程中的螺旋槳、海洋工程管道用管、閥體等與海水接觸的結構材料。

技術領域

本發明涉及海洋工程及海洋裝備領域，具體涉及一種耐海水沖蝕用加工銅合金及其制備方法。

背景技術

在海洋工程中，船艦海水系統管路由于與海水直接接觸且大多布置于艙底，工作環境苛刻，海水對其腐蝕的問題一直是制約其發揮最大效能的突出問題。在船艦中，泵、閥體、海洋管道裝置用管和葉片螺旋槳對耐蝕性的要求比較高。在海洋環境下的金屬構件中，失效類型主要有沖蝕腐蝕、均勻腐蝕、局部腐蝕、空泡腐蝕等，這些失效類型往往與材料服役環境介質、受力條件、結構設計或冶金因素等有關。

海水沖蝕主要是流動的海水，特別是含砂流動海水對金屬構件表面的沖蝕或沖蝕腐蝕造成表面材料的流失。

由于海水是一種強電解質，當腐蝕電位不同的兩種金屬連接并暴露在海洋環境中時，通常會產生嚴重的電偶腐蝕。在連接的電偶中，一種金屬充當陽極，另一種金屬充當陰極。電偶腐蝕的程度主要取決于兩種金屬在海水中的電偶序的相對差別及相對面積比。通常兩種金屬的接觸電位差愈大，金屬腐蝕得愈嚴重，因為電偶腐蝕的動力愈大。

在目前的海洋工程中主要使用的耐蝕金屬材料主要有銅及銅合金。耐蝕機理主要有兩點：一是，Cu在轉變為Cu²⁺和Cu⁺時，在25 ℃標準電極電位分別是+0.337 V和+0.521 V，電極電位較高，所以銅的熱力學穩定性高，銅的離子化比較困難。二是，材料在表面海水中能夠形成氧化亞銅保護膜，腐蝕產物往往沉積在這層保護膜上并對基體起保護作用。

純銅因工藝性能好，耐海水靜腐蝕性能好，是目前艦船通海系統管路主要使用的材料。然而，該材料對海水流速要求嚴格，超出臨界流速就會發生嚴重的沖蝕腐蝕。近些年來純銅已經逐漸被鐵白銅即B10和B30替代。B10合金是以10%的Ni為主要元素加入銅中的合金，同時還添加Fe、Mn等其它元素。由于B10合金的耐蝕性較好，因而在海洋工程中得到了廣泛應用。B30合金比B10的含鎳量要高，它含有30%的Ni。由于這一特點，它的耐蝕性會更好，因而在海洋工程中得到了廣泛應用。鐵白銅中鐵的加入量不超過2%，以防應力腐蝕開裂，其特點是強度高和抗腐蝕，特別是抗流動海水腐蝕的能力可明顯提高。但在東海砂量高的海域環境中也發生比較嚴重腐蝕。海水管路的頻繁泄漏，會嚴重影響設備的正常使用，使得船舶在航率減少，事故隱患增加。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種耐海水沖蝕用加工銅合金及其制備方法，制備出尤其耐含砂海水沖蝕的銅合金，提高銅合金材料和設備的使用壽命，降低海洋事故發生率。

一種耐海水沖蝕用加工銅合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照以下元素成分的質量百分比分別稱取電解Ni、電解Al、純Mg、純Cr和純Sn，其中，以Cu-P中間合金和電解Cu的形式引入P和Cu；所述元素成分及其質量百分比分別為：Ni：0.5-5.0%；Al：2.0-5.0%；Mg：1.0-2.5%；P：0.05-0.15%；Cr：0.15-0.85%；Sn：0.01-0.02%；余量為Cu和不可避免的雜質元素。