[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710758537.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN107475562B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(xué)賓;國(guó)秀花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C9/06
• 分類號(hào): C22C9/06;C22C9/01;C22C9/00;C22C1/03
• 代理公司: 洛陽(yáng)公信知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 張隨

本發(fā)明涉及海洋工程及海洋裝備領(lǐng)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(zhì)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(shí)，采用中頻無(wú)鐵芯感應(yīng)電爐，烘烤和預(yù)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(huán)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?zèng)_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(jié)構(gòu)材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋工程及海洋裝備領(lǐng)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(shù)

在海洋工程中，船艦海水系統(tǒng)管路由于與海水直接接觸且大多布置于艙底，工作環(huán)境苛刻，海水對(duì)其腐蝕的問(wèn)題一直是制約其發(fā)揮最大效能的突出問(wèn)題。在船艦中，泵、閥體、海洋管道裝置用管和葉片螺旋槳對(duì)耐蝕性的要求比較高。在海洋環(huán)境下的金屬構(gòu)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(huán)境介質(zhì)、受力條件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或冶金因素等有關(guān)。

海水沖蝕主要是流動(dòng)的海水，特別是含砂流動(dòng)海水對(duì)金屬構(gòu)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(qiáng)電解質(zhì)，當(dāng)腐蝕電位不同的兩種金屬連接并暴露在海洋環(huán)境中時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。在連接的電偶中，一種金屬充當(dāng)陽(yáng)極，另一種金屬充當(dāng)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(duì)差別及相對(duì)面積比。通常兩種金屬的接觸電位差愈大，金屬腐蝕得愈嚴(yán)重，因?yàn)殡娕几g的動(dòng)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(jī)理主要有兩點(diǎn)：一是，Cu在轉(zhuǎn)變?yōu)镃u²⁺和Cu⁺時(shí)，在25 ℃標(biāo)準(zhǔn)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(xué)穩(wěn)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(hù)膜，腐蝕產(chǎn)物往往沉積在這層保護(hù)膜上并對(duì)基體起保護(hù)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(tǒng)管路主要使用的材料。然而，該材料對(duì)海水流速要求嚴(yán)格，超出臨界流速就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的沖蝕腐蝕。近些年來(lái)純銅已經(jīng)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(shí)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(yīng)用。B30合金比B10的含鎳量要高，它含有30%的Ni。由于這一特點(diǎn)，它的耐蝕性會(huì)更好，因而在海洋工程中得到了廣泛應(yīng)用。鐵白銅中鐵的加入量不超過(guò)2%，以防應(yīng)力腐蝕開裂，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高和抗腐蝕，特別是抗流動(dòng)海水腐蝕的能力可明顯提高。但在東海砂量高的海域環(huán)境中也發(fā)生比較嚴(yán)重腐蝕。海水管路的頻繁泄漏，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的正常使用，使得船舶在航率減少，事故隱患增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)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(shè)備的使用壽命，降低海洋事故發(fā)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(zhì)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(zhì)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(zhì)元素。