无磁性耐腐蚀铜合金材料

摘要

本发明公开了一种无磁性耐腐蚀铜合金材料，其特征在于：按重量百分比计，该合金成分为Ni0.05～2wt％，Al2～15wt％，Zn0.5～8wt％，Sn1～10wt％，余量为Cu。本发明的无磁性耐腐蚀铜合金材料是通过合理添加适量的合金元素制备而成，在含盐分水中有很好耐腐蚀性能而且抗磁性能稳定，尤其在盐水和大气环境同时使用情况下，其耐腐蚀性能效果也很好，可广泛应用于船舶工业、仪表材料工业等部门，作为精密仪器仪表的保护罩比通常使用的铜合金具有明显的优势。本发明的无磁性耐腐蚀铜合金改变了普通铜合金的耐腐蚀性能差、防磁性能差的缺点，可以作为设备保护罩，不影响设备测向精度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无磁性耐腐蚀铜合金材料。

背景技术

自然界中充斥着各种磁场，而且在不同自然环境中存在着不同的腐蚀，既能在大气和含盐分水中具有很好耐腐蚀性能，而且又能抗磁场干扰的材料，成为了现代工业越来越迫切的要求。铜不但在大气和含盐分水中具有很好耐腐蚀性能，而且溶入水中的铜离子有杀菌作用，可以防止盐水中生物污损。通常使用铜合金在盐水和大气环境同时使用情况下耐腐蚀性能差，而且防磁性能差，作为设备保护罩使用一段时间后，会使其内部设备测向精度误增大，影响设备测向精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种无磁性耐腐蚀铜合金材料。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种无磁性耐腐蚀铜合金材料，按重量百分比计，该合金成分为Ni 0.05～2wt％，Al 2～15wt％，Zn 0.5～8wt％，Sn 1～10wt％，余量为Cu。

一种无磁性耐腐蚀铜合金材料的制备方法，该方法包括下述步骤：

(1)、按本发明的无磁性耐腐蚀铜合金材料的合金成分含量进行备料，其中，铜原料是采用电解铜；

(2)、对电解铜、Ni、Sn、Zn分别进行预热，预热温度分别为150℃～300℃；

(3)、对坩埚进行预热至暗红色；

(4)、在坩埚中加入经预热的电解铜升温熔化，熔融液的温度达到1180℃～1220℃；

(5)、对上述熔融液进行脱氧处理，搅拌均匀，脱氧后静止；

(6)、在上述熔融液中加入预热的原料Ni、Sn，并搅拌均匀，温度达1080℃～1120℃；

(7)、在上述合金液中加入预热的原料Zn，并搅拌均匀；

(8)、待坩埚中的料全融后加入原料Al，并搅拌均匀，全部融后，最后将合金液浇注成铜合金铸锭。

为调整铜合金铸锭内部组织和相结构以及表面状态，从而达到所需的机械性能和耐腐蚀性能，无磁耐蚀铜合金采用了锻造工艺。

其工艺条件是：(1)将铜合金加热至720℃，保温1小时；

(2)用150公斤锻锤空气自由锻，锻造成杯形零件毛坯；

(3)冷却采用水淬冷却。

本发明的优点是：

(1)、本发明的无磁耐蚀铜合材料在大气和盐水中都具有很好耐腐性能，尤其在盐水和大气环境同时使用情况下，耐腐蚀能力很强。

(2)、该材料具有较低的磁化率，在使用过程中磁性能稳定。

(3)、该材料加工方便，生产效率高，可根据用户要求，机加工成不同规格、型号的产品，方便用户使用。

(4)、本发明的合金成分含量范围较宽，可以生产系列化的无磁耐蚀铜合金，并能根据用户不同的需求，制定无磁耐蚀铜合金技术性能标准，从而使无磁耐蚀铜合金规范化、系列化。

(5)、该材料加工价格便宜，其合金中金属成分易获得。

(6)、该材料加工简单方便，可操作性大。

本发明的无磁耐蚀铜合材料可用于船舶工业、仪表材科工业等部门，可作为精密仪器仪表的保护罩。

附图说明

图1为制备本发明的无磁性耐腐蚀铜合金材料的熔炼工艺流程图

具体实施方式

实施例1

采用下述工艺步骤制备无磁性耐腐蚀铜合金材料，并结合图1(熔炼工艺流程图)进行说明。

(1)、按照下述的合金成分含量进行备料，其中，铜原料是采用电解铜，Ni 0.05wt％，Al 15wt％，Zn 8wt％，Sn 1wt％，余量为Cu；

(2)、对电解铜、Ni、Sn、Zn分别进行预热，预热温度分别为200℃；

(3)、对坩埚进行预热至暗红色；

(4)、在坩埚中加入经预热的电解铜升温熔化，熔融液的温度达到1200℃；

(5)、对上述熔融液进行脱氧处理，搅拌均匀，脱氧后静止；

(6)、在上述熔融液中加入预热的原料Ni、Sn，并搅拌均匀，温度达1100℃；

(7)、在上述合金液中加入预热的原料Zn，并搅拌均匀；

(8)、待坩埚中的料全融后加入原料Al，并搅拌均匀，全部融后，最后将合金液浇注成铜合金铸锭。

(9)、然后再进行锻造工艺，其工艺条件是：将铜合金加热至720℃，再保温1小时；然后用150公斤锻锤空气自由锻；最后，采用水淬冷却。实施例1的铜合金在盐湖中投放一年的失重和平均腐蚀速率如下表1。

实施例2

实施例2除合金成分含量和实施例1不同外，其他均和实施例1相同。

该实施例2的铜合金成分含量为：Ni 2wt％，Al 2wt％，Zn 0.5wt％，Sn 10wt％，余量为Cu。

表1：

  试样  去除腐蚀产物后称重  平均重量/g  原始平均重量/g失重/g  原始平均表面积/cm²  平均腐蚀速率/μm/a  第一次/g  第二次/g  第三次/g  实施例1  526.02  526.02  526.02  526.02  527.23  1.21  419.373  2.89  实施例2  527.12  527.12  527.12  527.12  529.56  2.44  419.373  5.82

实施例3

实施例3除合金成分含量和实施例1不同外，其他均和实施例1相同。

该实施例3的铜合金成分含量为：Ni 1wt％，Al 8wt％，Zn 4wt％，Sn 5wt％，余量为Cu。

对该实施例3的无磁耐蚀铜合金材料抗磁性能进行测试。该测试模拟无磁耐蚀铜合金材料装机使用状态，验证无磁耐蚀铜合金材料经外界强磁场磁化后，对磁方位传感器测向精度的影响。所采用的测试设备为：1、MODEL：GDM-8145数字表；2、DH1715A-3双路稳压稳流电源；3、陀螺仪表综合测试转台；4、CC-CD-401型磁方位传感器。

测试方法采用下述三个步骤：

第一个测试步骤是将磁方位传感器固定在水平转台上，每转30°读取X、Y值，计算测试精度，测量和计算结果见下表2。

表2

  编号  转角  Y  X  计算值  差值  标准误差  1  0  -16  3256  0.3  0.3σ＝0.55  2  30  -1637  2807  30.25  0.25  3  60  -2806  1614  60.09  0.09  4  90  -3234  -21  90.37  0.37  5  120  -2784  -1645  120.58  0.58  6  150  -1590  -2824  150.62  0.62  7  180  57  -3253  181  1  8  210  1679  -2800  210.94  0.94  9  240  2865  -1603  240.77  0.77  10  270  3288  26  270.45  0.45  11  300  2837  1663  300.38  0.38  12  330  1627  2844  330.223  0.223  13  360  -13  3262  0.23  0.23

第二个测试步骤是在无磁耐蚀铜合金腔体磁化前，将磁方位传感器装在该铜合金材料的腔体中，并固定在水平转台上，每转30°读取X、Y值，计算测试精度。测量和计算结果如下表3。

表3

  编号  转角  Y  X  计算值  差值  标准误差  1  0  -14  3319  0.24  0.24σ＝1.13  2  30  -1621  2854  29.59  0.41  3  60  -2780  1635  59.54  0.46  4  90  -3185  -9  90.16  0.16  5  120  -2732  -1619  120.65  0.65  6  150  -1541  -2796  151.14  1.14  7  180  56  -3209  180.99  0.99  8  210  1689  -2743  211.62  1.62  9  240  2854  -1533  241.76  1.76  10  270  3264  110  271.93  1.93  11  300  2808  1729  301.62  1.62  12  330  1602  2907  331.14  1.14  13  360  -16  3315  0.28  0.28

第三个测试步骤是在无磁耐蚀铜合金腔体进行外界强磁场磁化后，再将磁方位传感器装入腔体中，并将腔体固定在水平转台上，每转30°读取X、Y值，计算测试精度。测量和计算结果如下表4。

表4

  编号  转角  Y  X  计算值  差值  标准误差  1  0  2  3274  0.035  0.035σ＝0.95  2  30  -1596  2821  29.500  0.5  3  60  -2756  1618  59.584  0.416  4  90  -3170  -10  90.181  0.181  5  120  -2714  -1625  120.910  0.91  6  150  -1534  -2790  151.197  1.197  7  180  68  -3204  181.216  1.216  8  210  1676  -2748  211.379  1.379  9  240  2835  -1548  241.364  1.364  10  270  3246  80  271.412  1.412  11  300  2800  1690  301.114  1.114  12  330  1612  2862  330.610  0.61  13  360  16  3276  359.720  0.28

经过对该实施例3的无磁耐蚀铜合金材料抗磁性能进行测试结果表明，本发明的无磁耐蚀铜合金具有较低的磁化率，在使用过程中磁性能稳定。

该实施例3的无磁耐蚀铜合金材料与紫铜、硅青铜在盐湖中一年腐蚀情况对比见下述表5。

表5

试样  去除腐蚀产物后称重  平均重量g  原始平均重量g失重g  原始平均表面积cm² 平均腐蚀速率μm/a  第一次g  第二次g  第三次g  紫铜  529.97  529.97  529.97  529.97  531.34  1.37  418.00 3.23  硅青铜  650.70  650.70  650.70  650.70  652.26  2.56  423.24 5.96  耐蚀铜合金  525.99  525.99  525.99  525.99  528.15  2.16  419.373 5.08

经过对实施例3的无磁耐蚀铜合金材料与紫铜、硅青铜在盐湖中一年腐蚀情况对比表明，本发明的无磁耐蚀铜合金材料盐水中耐腐蚀能力强于硅青铜。

综上所述，本发明的无磁性耐腐蚀铜合金材料是通过合理添加适量的合金元素制备而成，在含盐分水中有很好耐腐蚀性能而且抗磁性能稳定，尤其在盐水和大气环境同时使用情况下，其耐腐蚀性能效果也很好，可广泛应用于船舶工业、仪表材料工业等部门，作为精密仪器仪表的保护罩比通常使用的铜合金具有明显的优势。本发明的无磁性耐腐蚀铜合金改变了普通铜合金的耐腐蚀性能差、防磁性能差的缺点，可以作为设备保护罩，不影响设备测向精度。