[發明專利]一種提高工業純銅耐腐蝕性能的方法

有效

• 申請號: 201910174518.X
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN111663091B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 楊森;陳子蘊;黃鳴;秦淵;薛云飛;馮文
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08;C21D9/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種提高工業純銅耐腐蝕性能的方法，首先對純銅進行均勻化處理，使材料的組織均勻化；隨后，對材料進行壓縮變形處理，變形量為5%~15%，從而將應力引入材料內部，隨后通過退火處理實現對材料內部晶界特征分布的調控。本發明在不添加任何合金元素的基礎上，采用以上步驟的形變熱處理方法，實現對純銅晶界特征分布的優化，從而達到提高其耐腐蝕性能的目的。

技術領域

本發明屬于工業純銅性能增強的技術，特別是一種提高工業純銅耐腐蝕性能的方法。

背景技術

工業純銅及銅合金不僅具有良好的導熱，導電，接合性和可加工性等綜合物理性能，而且價格并不昂貴。因此銅及其合金在電子電器，交通運輸，電力，儀表及傳統機械制造領域中的應用十分廣泛。但是隨著行業的發展和新型機械的出現，需要銅及銅合金在一些特殊的環境下具有良好的性能。目前，銅及銅合金如果暴露在含氧水，氧化性酸或一些含有氯離子，銨根離子及高溫高鹽的海洋大氣環境下，其表面容易生成銅綠，形成明顯的腐蝕，會大幅度影響其導電性，強度和硬度等性能，尤其當使用環境中存在應力時，容易導致材料失效，造成極為嚴重的后果。

傳統的提高銅及銅合金的耐腐蝕性的方法一般有表面鈍化處理與制備表面涂層，其機理都是將金屬表面與易造成材料失效的物質隔離開以達到耐蝕的效果。但是這些措施都有一定的局限性，比如由于銅較難形成穩定致密的氧化物，需要利用特殊的鈍化劑，并且鈍化后產生的廢液會對環境造成污染；處理過后引入新的雜質元素對導電率等性能的影響等。因此，我們亟需開發出新的提高銅及銅合金的耐腐蝕性能的方法。而晶界工程可以通過形變熱處理，改變材料內部的晶界性能，形態與比例，通過對晶界性能的改善提高材料的耐腐蝕性能。這種方法相較于傳統的方法而言，工藝更加簡單經濟，加工過程無廢液產生，也不會引入其他雜質元素。目前，國內尚無利用形變熱處理的方式，提高工業純銅的耐腐蝕性能。

文獻(孔令平，青島科技大學學報(自然科學版)，2010,3)利用植酸和鉬酸鈉作為緩蝕劑，在銅表面制備致密有序的單分子自組裝膜，提高了銅的耐腐蝕性。但是其工藝較復雜，鉬酸鹽成本較高，同時緩蝕劑中的鉬元素對動植物有一定的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高工業純銅耐腐蝕性能的方法，從而在低成本條件下實現對工業純銅耐腐蝕性能的提高。

實現本發明目的的技術方案是：一種提高工業純銅耐腐蝕性能的方法，首先對純銅進行均勻化處理，使材料的內部組織均勻無應力；隨后，對材料進行壓縮變形，從而將應力引入材料內部；最后通過退火處理實現材料內部晶界特征分布調控。具體包括以下步驟：

(1)首先對工業純銅進行均勻化處理，均勻化處理的退火溫度為700-750℃保溫時間為15min；

(2)將均勻化處理后的工業純銅棒材迅速置于液態冷卻介質中快速冷卻，以得到淬火后的組織；

(3)將完成上述處理的棒材進行壓縮處理；

(4)重復步驟(3)操作，進行多次單向壓縮，直至達到最終變形量為5％-15％；

(5)將經步驟(4)處理的棒材置于熱處理爐中，于400-600℃下對棒材退火處理15min；

(6)將退火處理后的棒材置于液態冷卻介質中快速冷卻，從而得到具有良好的耐腐蝕性能的工業純銅。

進一步的，步驟(2)中，液態冷卻介質為冰水混合物，以獲得更快的冷卻速度，從而得到均勻的淬火組織。

進一步的，步驟(3)中，在室溫下進行壓縮變形，壓縮速度為0.08mm/s，以避免速度過快造成變形量難以控制的情況。

進一步的，步驟(4)中，最終變形量優選10％。

進一步的，步驟(5)中，于600℃下對棒材退火處理。

進一步的，步驟(6)中，液態冷卻介質為冰水混合物。