一種抗變色仿金色銅合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗變色仿金色銅合金材料，其成分為Cu：79～83wt％，Al：1.5～2.5 wt％，Ni：0.5～1.0 wt％，Sn：0.3～1.0 wt％，F(xiàn)e：0.2～0.5 wt％，Ce：0.01～0.05 wt％，其余組分為Zn和不可避免的雜質；其色澤為金黃色，色澤要求亮度值L≥80、紅綠值a：1～4、藍黃值b：19～26，本發(fā)明生產(chǎn)的合金與現(xiàn)有合金HSn72?1?1等銅合金相比，抗變色和耐腐蝕性能則更優(yōu)異。本發(fā)明合金組分合理，生產(chǎn)工藝簡單，合金性能優(yōu)越，可適用于各種建筑裝飾材料、紀念幣、能源工程、海洋工程等領域。
【專利說明】
-種抗變色仿金色銅合金材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種銅合金，尤其設及一種具有仿金色外觀、耐腐蝕、抗變色的多元銅 合金材料，主要應用于造幣巧料、各種裝飾材料、能源工程、海洋工程等領域。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著人們對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 屯、悅目的外觀，且抗變色。而抗變色仿金色銅合金具有優(yōu)良的金色色澤、抗變色且耐腐蝕， 是一種很有價值的銅合金材料。該合金產(chǎn)品可設及到流通貨幣、紀念幣、建筑裝飾、旅游紀 念品、工藝美術制品等；同時該合金產(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、船舶工程等領域也發(fā)揮較為重要的作用。傳統(tǒng)的紀念幣銅合金 (如HSn72-1-l)，其在儲運和使用過程中易于變色，耐蝕性也不高，而近年來對抗變色和耐 腐蝕性的仿金色銅合金研究日愈增多，開發(fā)出兼具有仿金色、抗變色耐蝕銅合金則極具迫 切。
[0003] CN102899526B專利公布了一種造幣用金黃色銅合金材料，合金在高濕氣、人工汗 液、鹽霧、S 0 2和Η 2 S等濕熱環(huán)境下均表現(xiàn)出良好的抗變色性能，其成分為：C U : 7 5.0~ 77.0wt%、Al:1.8~2.4wt%、Ni:0.2~0.8wt%、B:0.003~0.01wt%、Si:0.10~0.20wt%、Ce:《 0. lwt%、Fe:《0.06wt%、饑：《0.05wt%、余量時化，但合金在海水中耐腐蝕性能方面表現(xiàn)不 足。CN201310220254. X專利公布了 一種高抗變色金色耐蝕銅合金材料，合金在鹽霧環(huán)境下 表現(xiàn)出良好的抗變色和耐腐蝕性能，其成分為:Cu:77~79wt%、Al:2.0~2.3wt%、Ni:0.4~ 0.6wt%、B: 0.005~0.01wt%、Si : 0.2~0.5wt%、Ce: 0.05-0.15wt%、余量時Zn，但該合金藍黃 值b較小，且在混合氣體中的抗變色性能有所不足。
[0004] W上材料均未滿足仿金色、抗變色、耐腐蝕的性能要求，同時W上材料熱社后均未 采用四面銳面，在工業(yè)化生產(chǎn)中其產(chǎn)品質量及其最終成品率都較低。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有材料和技術存在的不足，提供一種合金組分合理、原材 料價格便宜、具有仿金色外觀、抗變色、耐腐蝕的銅合金材料，W滿足造幣巧料、各種裝飾材 料、能源工程、海洋工程中對耐腐蝕、仿金色澤外觀銅合金的需求。
[0006] 本發(fā)明的目的通過W下技術方案來實現(xiàn)： 一種抗變色玫瑰金色銅合金材料，其特征在于:其成分的質量百分含量如下： 化 79.0~83.0wt%， A1 1.5~2.5wt%， Ni 0.5~1.0wt%， Sn 0.3~1.0wt%， Fe 0.2~0.5 w t%， Ce 0.01 ~0.05 wt%。
[0007]該銅合金其余組分為化和不可避免的雜質 更進一步地，所述的一種抗變色仿金色銅合金材料，其特征在于制備過程包括如下步 驟：（0烙煉:烙煉采用的原材料主要為高純電解銅、工純侶、高純儀、純鋒、純錫、電解鐵和 Cu-Ce中間合金。所有原材料裝爐之前需烘烤干后方可加入。裝料順序為先將高純電解銅、 高純儀、純侶、電解鐵加入烙煉爐中，加覆蓋劑(如鍛燒木炭)進行覆蓋，升溫加熱至1200°C ~1250°C，至完全烙化，爐溫控制在1020°C~1060°C，加入純錫，至烙化完全，爐溫控制在 1020°C~1060°C，加入烘干的鋒塊，至完全烙化，爐溫控制在1020°C~1060°C，加入化-Ce中 間合金，至完全烙化形成合格的CuZnAlNiFeSnCe合金烙體，攬拌化渣，將烙體溫度控制在 1100°C~1160°C，然后進行鑄造。（2)銳面:將步驟（1)獲得的鑄造錠巧進行四面銳，W去除 鑄造過程中的缺陷。（3)熱社:將步驟(2)所得的錠巧在熱社機上進行熱社，熱社過程需有邊 擠輪進行控制，熱社總變形量為90%~95%，開社溫度為750°C~850°Cd(4)四面銳:將步驟 (3)所得的熱社板巧進行四面銳，W去除表面缺陷，單面銳面范圍約為0.4mm。巧)冷社:將步 驟(4)獲得的板巧進行冷社，冷社道次變形量與抗拉強度之間的乘積為一參數(shù)。（6)中間退 火:將步驟(5)獲得的冷社板巧進行在保護氣氛下于630°C~750°C下退火1~3小時。（7)酸 洗:將步驟(6)獲得的退火板材進行酸洗W去除表面氧化物。（8)精社:將步驟(7)獲得板巧 社至厚度為1.9±0.02mm的合金板材。
[000引本發(fā)明生產(chǎn)的合金與現(xiàn)有合金服Π 72-1-1等銅合金相比，其色澤為仿金色，抗變色 和耐腐蝕性能則更優(yōu)異。本發(fā)明所生產(chǎn)的銅合金在退火狀態(tài)下其色澤要求亮度值:L>80、 紅綠值a: 1~4、藍黃值b: 19~26。本發(fā)明合金組分合理，生產(chǎn)工藝簡單，合金性能優(yōu)越，可適 用于各種建筑裝飾材料、紀念幣、能源工程、海洋工程等領域。
[0009] 本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在： 本發(fā)明銅合金具有很好的仿金色外觀和優(yōu)良的耐蝕性能及抗變色性能，生產(chǎn)成本低 廉、工藝較為合理、比較適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0010] 本發(fā)明的特點之一在于:發(fā)明的合金色澤為仿金色，其色澤與18K金相似。
[001。 本發(fā)明的特點之二在于：發(fā)明的合金在鹽霧、3.5%NaCl溶液、人工汗液、混合氣體 中均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗變色性能和耐腐蝕性能。
[0012] 本發(fā)明的特點之Ξ在于:發(fā)明的合金成分組元及其最佳含量之間的匹配關系與現(xiàn) 有專利和文獻報道的合金的成分組元及其含量之間的匹配關系不同。
[0013] 本發(fā)明的特點之四在于:發(fā)明的合金制備方法不同于其他合金制備。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例所 限。
[0015] 本發(fā)明選用CIE197化*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，表征顏色的亮度大小，L*軸為顏色的明度坐標軸，L*取值從0至100,它 由底部的黑色化*=〇)經(jīng)中灰到達頂部的白色化*=100)即全反射色。a*軸為紅綠軸，曰*〉〇表 示物體表面色中含有紅色成分，曰*<〇表示物體表面色中含有綠色成分。b*軸為黃藍軸，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色成分。C*為顏色的彩度， 料=(a巧+b巧)I/2，是由明度軸到色空間某一點的水平徑向距離。料越大，表明色彩的飽和程 度越大。在CIE197化*a*b*色空間中，可根據(jù)色差ΔΕ*大小來定量地評價試驗合金在腐蝕前 后的變色程度。色差ΔΕ*計算公司為： ΔΕ*=[(Δ1>)2^Δ3*)2^Δ6*)2]ι/2 式中AL*稱為明度差，Aa*稱為紅綠色品差，Ab*為藍黃色品差。
[0016] 本發(fā)明采用美國愛色麗公司生產(chǎn)的X-Rite Ci7600型分光光度計測定顏色。
[0017] W下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述。
[001引實施例1: 將原料按照質量百分比：加：80*1%、41:1.5*1%、化0.5￥1%、511:0.7￥1%少6:0.2訊10/0、 Ce : 0.05wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質。烙煉在中頻感應烙煉爐中烙煉，并進行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銳后在加熱爐中加熱到90(TC，保溫 30min~化后在熱社機上進行熱社，并進行銳面、冷社、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 社板巧，經(jīng)過精社后獲得1.9mm±0.02mm后的板材，隨后進行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的抗變色仿金色銅合金材料。
[0019] 實施例2: 將原料按照質量百分比：Cu:82wt%、Al:1.8 wt%、Ni 1.0 wt%、Sn:0.3 wt%Je:0.5wt〇/〇、 Ce : 0.0Iwt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質。烙煉在中頻感應烙煉爐中烙煉，并進行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銳后在加熱爐中加熱到90(TC，保溫 30min~化后在熱社機上進行熱社，并進行銳面、冷社、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 社板巧，經(jīng)過精社后獲得1.9mm±0.02mm后的板材，隨后進行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的抗變色仿金色銅合金材料。
[0020] 實施例3: 將原料按照質量百分比：加：83*1%、41:2.4*1%、化0.5￥1%、511:0.5￥1%少6:0.2訊1〇/〇、 Ce : 0.0Iwt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質。烙煉在中頻感應烙煉爐中烙煉，并進行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銳后在加熱爐中加熱到90(TC，保溫 30min~化后在熱社機上進行熱社，并進行銳面、冷社、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 社板巧，經(jīng)過精社后獲得1.9mm±0.02mm后的板材，隨后進行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的抗變色仿金色銅合金材料。
[0021] 實施例4: 將原料按照質量百分比：Cu:81wt%、Al:2.1 wt%、Ni 1.0 wt%、Sn:0.7 wt%Je:0.3wt〇/〇、 Ce : 0.02wt%，其余組分為Cu和不可避免的雜質。烙煉在中頻感應烙煉爐中烙煉，并進行立 式半連續(xù)鑄造，獲得成分均勻的銅合金鑄錠。鑄錠雙面銳后在加熱爐中加熱到90(TC，保溫 30min~化后在熱社機上進行熱社，并進行銳面、冷社、中間退火和酸洗等加工過程，獲得冷 社板巧，經(jīng)過精社后獲得1.9mm±0.02mm后的板材，隨后進行成品態(tài)退火，獲得組織性能優(yōu) 異的抗變色仿金色銅合金材料。
[0022] 將本實施例中的四種合金W及現(xiàn)有紀念幣用的HSn72-1-l板材測試結果進行對 比。其在3.5%鹽水環(huán)境和鹽霧環(huán)境下腐蝕速率測定結果見表1所示，抗變色性能測試結果見 表2所示。
[0023] 表1本發(fā)明合金在3.5%鹽水環(huán)境和鹽霧環(huán)境下腐蝕速率對比
綜上所述，w上對比說明本發(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，同時具有金黃色外觀的色澤，與18K金合金色澤相似，特別應用于造幣巧 料、各種裝飾材料、能源工程、海洋工程等方面的材料。
[0024] W上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種抗變色仿金色銅合金材料，其特征在于:其成分的質量百分含量如下： Cu 79 ~83wt%， A1 1.5~2.5 wt%， Ni 0.5~1.0 wt%， Sn 0.3~1.0wt%， Fe 0.2~0.5 w t%， Ce 0.01 ~0.05 wt%， 該銅合金其余組分為Zn和不可避免的雜質。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗變色仿金色銅合金材料，其特征在于制備過程包括如 下步驟：（1)熔煉:熔煉采用的原材料主要為高純電解銅、工純鋁、高純鎳、純鋅、純錫、電解 鐵和Cu-Ce中間合金，所有原材料裝爐之前需烘烤干后方可加入，裝料順序為先將高純電解 銅、高純鎳、純鋁、電解鐵加入熔煉爐中，加木炭進行覆蓋，升溫加熱至1200 °C~1250 °C，至 完全熔化，爐溫控制在1020°C~1060°C，加入純錫，至熔化完全，爐溫控制在1020°C~1060 °C，加入烘干的鋅塊，至完全熔化，爐溫控制在1020°C~1060°C，加入Cu-Ce中間合金，至完 全熔化形成合格的CuZnAlNiFeSnCe合金熔體，攪拌扒渣，將熔體溫度控制在1100 °C~1160 °C，然后進行鑄造；（2)銑面:將步驟（1)獲得的鑄造錠坯進行四面銑，以去除鑄造過程中的 缺陷；（3)熱乳：將步驟（2)所得的錠坯在熱乳機上進行熱乳，熱乳過程需有邊擠輪進行控 制，熱乳總變形量為90%~95%，終乳溫度為750°C~850°C; (4)四面銑:將步驟(3)所得的熱 乳板坯進行四面銑，以去除表面缺陷，單面銑面量約為〇.4mm;(5)冷乳:將步驟(4)獲得的板 坯進行冷乳，冷乳道次變形量與抗拉強度之間的乘積為一參數(shù);（6)中間退火:將步驟(5)獲 得的冷乳板坯進行在保護氣氛下于630°C~750°C下退火1~3小時；（7)酸洗:將步驟(6)獲 得的退火板材進行酸洗以去除表面氧化物；（8)精乳:將步驟(7)獲得板坯乳至厚度為1.9± 0.02mm的合金板材。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗變色仿金色銅合金材料，其特征在于:所述的抗變色仿 金色銅合金材料在退火狀態(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-l。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗變色仿金色銅合金材料，其特征在于:所述的抗變色仿 金色銅合金材料在退火狀態(tài)下其色澤要求亮度值:L多80、紅綠值a: 1~4、藍黃值b: 19~26。
【文檔編號】C22F1/08GK106011533SQ201610604733
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】李華清, 陳忠平
【申請人】蘇州中色華人銅業(yè)有限公司