一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其成分為Al：0.8～1.2wt％，F(xiàn)e：0.5～2.0 wt％，Sn：0.1～0.7 wt％，Ni：4～7 wt％，B：0.002～0.01wt％，0.005～0.02Ce/Y wt％，其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)；其退火態(tài)下合金在3.5%鹽水條件下腐蝕速率為0.005～0.02mm/a，鹽霧條件下腐蝕速率在0.01～0.03mm/a，色澤要求亮度值L≥80、紅綠值a：6～8、藍(lán)黃值b：11～15。本發(fā)明生產(chǎn)的合金與現(xiàn)有合金HSn72?1?1相比，在人工汗液等環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的抗變色性能。本發(fā)明合金組分合理，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，合金性能優(yōu)越，可適用于各種建筑裝飾材料、紀(jì)念幣、能源工程、海洋工程等領(lǐng)域。
【專利說明】
一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅合金，尤其涉及一種具有玫瑰色、耐腐蝕、抗變色的多元銅合金 材料，主要應(yīng)用于造幣坯料、各種裝飾材料、能源工程、海洋工程等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著人們對(duì)銅合金耐蝕性要求越來越高外，還要求銅合金具有美麗而賞 心悅目的外觀。而玫瑰銅外觀耐蝕銅合金具有優(yōu)良的玫瑰銅色、耐腐蝕，是一種很有價(jià)值的 銅合金材料。該合金產(chǎn)品可涉及到流通貨幣、紀(jì)念幣、建筑裝飾、旅游紀(jì)念品、工藝美術(shù)制品 等；同時(shí)該合金產(chǎn)品具有良好的耐腐蝕性能和抗海洋生物污染性能使得其在能源工程、海 洋工程、船舶工程等領(lǐng)域也發(fā)揮較為重要的作用。
[0003] 目前在市面上流通的造幣材料主要有銅鎳合金（典型成分是：Cu91.66Ni8.33， Cu75Ni25，Cu84Nil6)，銅鎳鋁合金（典型成分是：Cu92A16Ni2，Cu93A15Ni2)，銅鎳鋅合金（典 型成分是：Cu70Zn24 · 5M5 · 5，Cu65Zn20Ni 15，Cu70Znl8Nil2，Cu80Znl7Ni3，Cu81Znl7Ni3 等），銅鋅錫合金（典型成分是：Cu97Zn2.5Sn0.5)，銅鋁合金（典型成分是：Cu92A18， Cu95A15)以及傳統(tǒng)的造幣銅合金HSn72-1-l等。
[0004] 上述流通的造幣材料在流通環(huán)境中使用的局限和不足是：銅鎳合金、銅鎳鋁合金 存在色澤偏白而非玫瑰銅色等不足;銅鋅鎳合金、銅鋅錫合金、HSn72-1-l等均存在耐蝕性 不高等特點(diǎn)，均未同時(shí)滿足玫瑰銅色澤、高耐腐蝕性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有材料和技術(shù)存在的不足，提供一種合金組分合理、原材 料價(jià)格便宜、具有玫瑰銅外觀、抗變色、耐腐蝕的銅合金材料，以滿足造幣坯料、各種裝飾材 料、能源工程、海洋工程中對(duì)耐腐蝕、玫瑰銅外觀銅合金的需求。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)： 一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:其成分的質(zhì)量百分含量如下一 A1 0.8 ~1.2wt%， Fe 0.5 ~2.0wt%， Sn 0.1 ~0.7wt%， Ni 4.0 ~7.0wt%， B 0.002 ~O.Olwt%， Ce/Y 0.005~0.02 wt%。
[0007] 該銅合金其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 更進(jìn)一步地，上述的一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，所述玫瑰銅外觀耐蝕抗 變色銅合金材料其退火態(tài)下合金在3.5%鹽水條件下腐蝕速率為0.005~0.02mm/a，鹽霧條 件下腐蝕速率在〇. 〇 1~〇. 〇3mm/a，色澤要求亮度值L彡80、紅綠值a: 6~8、藍(lán)黃值b: 11~15。 本發(fā)明生產(chǎn)的合金與現(xiàn)有合金HSn72-1-l相比，在人工汗液等環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的抗變色 性能。本發(fā)明合金組分合理，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，合金性能優(yōu)越，可適用于各種建筑裝飾材料、紀(jì) 念幣、能源工程、海洋工程等領(lǐng)域。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在： 本發(fā)明銅合金具有很好的玫瑰銅外觀和優(yōu)良的耐蝕性能及抗變色性能，其退火態(tài)下合 金在3.5%鹽水條件下腐蝕速率為0.005~0.02mm/a，鹽霧環(huán)境下腐蝕速率在0.01~0.03mm/ a，色澤要求亮度值L多80、紅綠值a: 6~8、藍(lán)黃值b: 11~15，在人工汗液等環(huán)境下抗變色性 能優(yōu)于現(xiàn)有合金HSn72-1-l。本發(fā)明合理控制附）1、？6、8、(^八的含量，在保證玫瑰銅色澤 和耐蝕性能前提下，合金熔煉與鑄造工藝良好，鑄錠質(zhì)量?jī)?yōu)良。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所 限。
[0011] 一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料成分含量為A1:0.8~1.2wt %，F(xiàn)e : 0.5~2.0 wt%，Sn:0.1 ~0.7 wt%，Ni:4~7 wt%，B:0.002~0.01wt%，0.005~0.02Ce/Y wt%，其 余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明采用了多元合金化的原則:A1固溶于銅中，在合金表面形成氧化鋁保護(hù)膜， 提尚了合金的耐腐蝕性能，加 A1還提尚合金的流動(dòng)性和鑄件表面質(zhì)量，A1是制備合金時(shí)的 最重要的調(diào)色元素之一，對(duì)合金色澤藍(lán)黃值b影響較為顯著;Fe有細(xì)化晶粒作用，F(xiàn)e在合金 中的溶解度一般為1%，其余的Fe可與A1形成金屬間化合物Fe 3Al，提高合金的強(qiáng)度、硬度和 耐磨性;Sn元素會(huì)使得銅鈍化膜更加致密和穩(wěn)定，從而提高銅的耐蝕性能，可能顯著提高合 金耐汗水和耐鹽霧腐蝕能力，但Sn含量過高則未能提高合金的耐腐蝕性。稀土元素 Ce/Y由 于其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，在金屬材料的發(fā)展和應(yīng)用中起著不可或缺的重要作用。由于 稀土與雜質(zhì)元素(如氧、硫、氫、鉍等)有較強(qiáng)的親和力，在金屬熔液中能同時(shí)與氧、硫生成氧 硫化合物，從而實(shí)現(xiàn)脫硫脫氧。同時(shí)稀土 Ce/Y與鉍等雜質(zhì)元素結(jié)合成各種原子比的高熔點(diǎn) 稀土化合物和金屬化合物，由于溫度比銅合金液體溫度高，在熔煉過程中易于上浮，從而與 熔渣一起從銅液中排出。稀土元素還具有細(xì)化晶粒、減少或消除柱狀晶、擴(kuò)大等軸晶區(qū)等作 用。銅合金中添加稀土，可明顯提高銅的強(qiáng)度和硬度，增加熱穩(wěn)定性，并具有較高的高溫、常 溫塑性。稀土元素還可提高銅合金的耐蝕性和抗局部侵蝕傾向。Ni元素具有固溶強(qiáng)化的作 用，可提高合金的強(qiáng)度、韌性和耐蝕性，同時(shí)Ni還有細(xì)化晶粒的作用，Ni元素對(duì)合金紅綠值a 和藍(lán)黃值b的作用是隨著Ni含量增加而逐漸下降，在一定范圍內(nèi)基本為線性關(guān)系。B能細(xì)化 晶粒，提高合金的力學(xué)性能與工藝性能。銅合金中加入微量硼，不僅能細(xì)化組織，提高合金 的強(qiáng)度、硬度，并保持其塑性，還能明顯改善銅合金的耐蝕性能，使耐磨和耐蝕能力同時(shí)增 強(qiáng)，所以適量硼能明顯增加銅合金的耐磨蝕能力。硼在銅合金中的具體含量，還需要根據(jù)合 金的種類來確定。同時(shí)，硼在銅合金中具有顯著的脫S、Bi和Pb等雜質(zhì)元素作用。
[0013] 本發(fā)明選用CIE1976L*a*b*表色系統(tǒng)，用色度參數(shù)L*、a*和b*來描述合金的色澤。 其中L*為明度坐標(biāo)，表征顏色的亮度大小，L*軸為顏色的明度坐標(biāo)軸，L*取值從0至100,它 由底部的黑色(L*=0)經(jīng)中灰到達(dá)頂部的白色(L*=100)即全反射色。a*軸為紅綠軸，a*>0表 示物體表面色中含有紅色成分，a*〈0表示物體表面色中含有綠色成分。b*軸為黃藍(lán)軸，b*>0 表示物體表面色中含有黃色成分，b*〈0表示物體表面色中含有藍(lán)色成分。C*為顏色的彩度， C*=(a*2+b*2)V2,是由明度軸到色空間某一點(diǎn)的水平徑向距離。C*越大，表明色彩的飽和程 度越大。在CIE1976L*a*b*色空間中，可根據(jù)色差ΛΕ*大小來定量地評(píng)價(jià)試驗(yàn)合金在腐蝕前 后的變色程度。色差ΛΕ*計(jì)算公司為： AE*=[(AL*)2+(Aa*)2+(Ab*)2]V2 式中AL*稱為明度差，Aa*稱為紅綠色品差，Ab*為藍(lán)黃色品差。
[0014] 本發(fā)明采用hunterlab公司生產(chǎn)的MSEZ-4500型分光光度計(jì)測(cè)定顏色。
[0015] 本發(fā)明合金通過形變熱處理就可使其性能得到調(diào)整而獲得所需的性能要求。
[0016] 以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
[0017] 實(shí)施例1: 將原料按照質(zhì)量百分比：A1 lwt%，F(xiàn)e 1.5 wt%，Sn 0.3 wt%，Ni 5wt%，B 0.005%， Ce/Y 0.01 wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。熔煉在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行 立式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銑后在加熱爐中加熱到900°C，保 溫30min~lh后在熱乳機(jī)上進(jìn)行熱乳，并進(jìn)行銑面、冷乳、中間退火和酸洗等加工過程，獲得 冷乳板坯，經(jīng)過精乳后獲得1.8mm±0.02mm后的板材，隨后進(jìn)行成品態(tài)退火，獲得組織性能 優(yōu)異的耐蝕合金材料。合金表面呈玫瑰銅色，色澤定量測(cè)試結(jié)果表明，成品板坯的色度參數(shù) 為L(zhǎng)*=83.5，a*=6.8，b*=13.7，彩度0=15.3。在人工汗液中浸泡48小時(shí)色差ΛΕ*為7.2。
[0018] 實(shí)施例2: 將原料按照質(zhì)量百分比：A1 lwt%，F(xiàn)e 2wt%，Sn 0.7 wt%，Ni 4.5wt%，B 0.01%，Ce/ Y 0.02 wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。熔煉在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銑后在加熱爐中加熱到900°C，保溫 30min~lh后在熱乳機(jī)上進(jìn)行熱乳，并進(jìn)行銑面、冷乳、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 乳板坯，經(jīng)過精乳后獲得1.8mm±0.04mm后的板材，隨后進(jìn)行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的耐蝕合金材料。合金表面呈玫瑰銅色，色澤定量測(cè)試結(jié)果表明，成品板坯的色度參數(shù)為 L*=84.1，a*=7.12，b*=12.5，彩度0=14.4。在人工汗液中浸泡48小時(shí)色差ΛΕ*為7.9。
[0019] 實(shí)施例3: 將原料按照質(zhì)量百分比：A1 lwt%，F(xiàn)e 0.5wt%，Sn 0.1wt%，Ni 6wt%，B 0.002%，Ce/ Y 0.005 wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。熔煉在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銑后在加熱爐中加熱到900°C，保溫 30min~lh后在熱乳機(jī)上進(jìn)行熱乳，并進(jìn)行銑面、冷乳、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 乳板坯，經(jīng)過精乳后獲得1.8mm±0.04mm后的板材，隨后進(jìn)行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的耐蝕合金材料。合金表面呈玫瑰銅色，色澤定量測(cè)試結(jié)果表明，成品板坯的色度參數(shù)為 L*=82.5，a*=6.4，b*=13.4，彩度0=14.8。在人工汗液中浸泡48小時(shí)色差ΛΕ*為6.4。
[0020] 實(shí)施例4: 將原料按照質(zhì)量百分比：A1 lwt%，F(xiàn)e lwt%，Sn 0.3wt%，Ni 7wt%，B 0.007%，Ce/Y 0.015 wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。熔煉在中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行立式 半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銑后在加熱爐中加熱到900°C，保溫 30min~lh后在熱乳機(jī)上進(jìn)行熱乳，并進(jìn)行銑面、冷乳、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 乳板坯，經(jīng)過精乳后獲得1.8mm±0.04mm后的板材，隨后進(jìn)行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的耐蝕合金材料。合金表面呈玫瑰銅色，色澤定量測(cè)試結(jié)果表明，成品板坯的色度參數(shù)為 L*=83.3，a*=6.3，b*=12.4，彩度0=13.9。在人工汗液中浸泡48小時(shí)色差ΛΕ*為6.8。
[0021] 將本實(shí)施例中的四種合金以及現(xiàn)有紀(jì)念幣用的HSn72-l_l板材測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì) 比。其在3.5%鹽水環(huán)境和鹽霧環(huán)境下腐蝕速率測(cè)定結(jié)果見表1所示，抗變色性能測(cè)試結(jié)果見 表2所示。
[0022] 表1本發(fā)明合金在3.5%鹽水環(huán)境和鹽霧環(huán)境下腐蝕速率對(duì)比
表2本發(fā)明合金48小時(shí)抗變色性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比
綜上所述，以上對(duì)比說明本發(fā)明銅合金在耐腐蝕性能和抗變色性能方面均明顯優(yōu)于 HSn72-1-l合金，同時(shí)具有玫瑰銅外觀色澤。
[0023] 由于該合金具有良好的玫瑰銅外觀色澤，優(yōu)良的耐蝕性能，生產(chǎn)成本低;特別適用 于造幣坯料、各種裝飾材料、能源工程、海洋工程等方面材料。
[0024] 以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:其成分的質(zhì)量百分含量如下： A1 0.8 ~1.2wt%， Fe 0.5~2.0 wt%， Sn 0.1 ~0.7 wt%， Ni 4.0~7.0 wt%， B 0.002 ~O.Olwt%， Ce/Y 0.005~0.02wt%， 該銅合金其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:所述玫瑰色 耐蝕抗變色銅合金材料在退火態(tài)下在3.5%鹽水條件下腐蝕速率為0.005~0.02mm/a。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:所述玫瑰銅 外觀耐蝕銅合金材料在退火態(tài)下的鹽霧條件下腐蝕速率在0.01~0.03mm/a。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:所述玫瑰銅 外觀耐蝕銅合金材料在退火態(tài)下其色澤要求亮度值:80、紅綠值a: 6~8、藍(lán)黃值b: 11~ 15。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玫瑰色耐蝕抗變色銅合金材料，其特征在于:所述玫瑰銅 外觀耐蝕銅合金材料在退火態(tài)下在人工汗液等環(huán)境下抗變色性能優(yōu)于現(xiàn)有合金HSn72-1-1〇
【文檔編號(hào)】C22C9/06GK105970018SQ201610604809
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】李華清
【申請(qǐng)人】李華清