一种高强度耐腐蚀黄铜材料、制备及其应用的利记博彩app

本发明涉及一种采用稀土元素钐处理来提高普通黄铜材料耐蚀性的工艺方法，属于材料防腐蚀技术以及金属熔炼技术领域。

背景技术：

黄铜具有优良的力学性能、耐蚀性、导电和导热性能以及加工工艺性，因而被广泛用来制造卫生洁具、水暖器材、仪器仪表和液压阀门等。但黄铜在使用过程中存在脱锌腐蚀的问题，即锌元素优先被腐蚀而脱落，留下疏松多孔结构，严重降低黄铜的力学性能，缩短了其使用寿命，也带来了安全隐患。多年来为了抑制黄铜的脱锌腐蚀，研究者们采取了多种措施，其中，添加合金元素是有效的方法。目前所采用的合金元素主要有砷、硼、锡、镍、稀土等。其中砷是应用最广泛的元素。但是砷有剧毒，在生产、使用过程中的挥发会对人体的健康造成伤害，未来应尽量避免使用。

几年来，稀土元素因其独特的物理和化学性质在合金中得到广泛研究，学者们研究发现添加稀土金属来改善黄铜的脱锌腐蚀性能，具有明显的效果，对铜合金材料的力学性能也产生了有利的影响。如何合理的利用我国的稀土资源以提高黄铜材料的耐腐蚀性能、改善其力学性能具有重要的研究和实际应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于采用稀土元素钐处理工艺，提供一种抗脱锌腐蚀性能好，塑形高且具有较高强度和硬度的黄铜材料。

本发明是通过以下步骤来实现的：

本发明的一种高耐蚀性黄铜材料，是由以下重量百分比的材料组成：铜（Cu）60.5%~63.5%，其余为锌（Zn）及总量不大于0.5%的不可避免的杂质，钐（Sm）添加量为0.03%~0.2%。

上述本发明的耐蚀性黄铜材料，所述材料的最优组成为：铜（Cu）62%，最佳稀土元素钐（Sm）添加量为0.5%，其余为锌（Zn）及总量不大于0.5%的不可避免的杂质。

上述本发明耐蚀性黄铜材料是通过以下制备方法来实现的，其步骤为：

（1）将电解铜块（板）放入石墨粘土坩埚中，用中频感应炉加热熔化；在铜即将熔化前加入碎玻璃作为覆盖剂，防止金属铜的氧化，升温熔化至1100~1200℃，加入预热的锌锭块，用碳棒搅拌使锌完全熔化；

（2）合金继续升温至1300~1400℃，加入用铜箔包裹的钐，用碳棒搅拌，静置5~10分钟，调低温度，合金液在1200℃左右出炉浇铸成形。

本发明在普通黄铜的基础上采用稀土元素钐处理的方法，使得黄铜的微观组织发生了较大的变化，由为处理时的大晶粒转变为分散更加均匀的小晶粒，使晶界增多，同时对脱锌腐蚀较为敏感的第二相β相有所减少。这些微观组织的变化使得本发明材料的抗脱锌腐蚀性能得到明显提升。标准抗脱锌腐蚀试验显示，本发明黄铜材料的失重腐蚀速率明显小于现有普通黄铜材料的失重腐蚀速率。

晶粒大小和β相形状的变化使得本发明黄铜材料的强度、硬度和耐腐蚀性能得到较大提高，伸长率有所下降。黄铜经常用来制造管材以及阀门，本发明材料强度和耐蚀性的提高有利于提高其使用寿命，且此时的伸长率下降不大，有较好的综合力学性能。

综上所述，本发明材料有良好的耐腐蚀性及综合力学性能，适合于制造有耐蚀性要求的卫生洁具、水暖器材、仪器仪表、冷凝管和阀门等。

具体实施方式

对比例1：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：62%Cu，钐（Sm）处理量为0%，其余为Zn和不可避免杂质。

采用以下步骤制得:

将电解铜块（板）放入石墨粘土坩埚中，用中频感应炉加热熔化；在铜即将熔化前加入碎玻璃作为覆盖剂，防止金属铜的氧化，升温熔化至1100~1200℃，加入预热的锌锭块，用碳棒搅拌使锌完全熔化；出炉浇铸成形。所得合金性能见图1。

对比例2：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：62%Cu，镧（La）处理量为0.5%，其余为Zn和不可避免杂质。

采用以下步骤制得:

（1）将电解铜块（板）放入石墨粘土坩埚中，用中频感应炉加热熔化；在铜即将熔化前加入碎玻璃作为覆盖剂，防止金属铜的氧化，升温熔化至1100~1200℃，加入预热的锌锭块，用碳棒搅拌使锌完全熔化；

（2）合金继续升温至1300~1400℃，加入用铜箔包裹的镧，用碳棒搅拌，静置5~10分钟，调低温度，合金液在1200℃左右出炉浇铸成形。所得合金性能见图1。

实施例1：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：62%Cu，钐（Sm）处理量为0.03%，其余为Zn和不可避免杂质。

采用以下步骤制得:

（1）将电解铜块（板）放入石墨粘土坩埚中，用中频感应炉加热熔化；在铜即将熔化前加入碎玻璃作为覆盖剂，防止金属铜的氧化，升温熔化至1100~1200℃，加入预热的锌锭块，用碳棒搅拌使锌完全熔化；

（2）合金继续升温至1300~1400℃，加入用铜箔包裹的钐，用碳棒搅拌，静置5~10分钟，调低温度，合金液在1200℃左右出炉浇铸成形。所得合金性能见图1。

实施例2：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：62%Cu，钐（Sm）处理量为0.5%，其余为Zn和不可避免杂质。

按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行熔炼，浇铸，经以上工艺过程，制成黄铜材料。所得合金性能见图1。

实施例3：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：62%Cu，钐（Sm）处理量为2.0%，其余为Zn和不可避免杂质。

按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行熔炼，浇铸，经以上工艺过程，制成黄铜材料。所得合金性能见图1。

实施例4：

本发明实施材料的组成重量比（wt.%）为：72%Cu，钐（Sm）处理量为0.5%，其余为Zn和不可避免杂质。

按照本组成配比和实施例1同样的制备工艺步骤和参数进行熔炼，浇铸，经以上工艺过程，制成黄铜材料。所得合金性能见图1。

对比例1和实施例的各性能对比结果如图1所示，结果表明，本发明合金比H62铜合金的耐脱锌腐蚀明显提升，失重腐蚀速率最低降到9.91g^.m^-2.h^-1,降低了42.7%。同时本发明合金抗拉强度最高达到425.1MPa，比H62铜合金提升了27.3%，屈服强度提升了33.4%，延伸率降低了39.3%。由图1可知，最佳Sm的添加量为0.5%。

对比例2和实施例的各性能对比结果如图1所示，结果表明，当镧和钐的添加量相当时（对比例2和实施例2对比），镧的效果没有采取钐处理的效果好，所以采用钐处理黄铜对提高其耐蚀性及综合力学性能具有明显的优势。

附图说明

图1所示为不同合金的性能图。