CN109112350A - 高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明申请公开了一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，该材料的重量百分比组成为：Cu 60～72％，Sn 2.0～3.0％，Al 0.8～2％，X10.002～0.2％，X20.02～0.5％，余量为Zn和不可避免的杂质；其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种。该材料兼具强度高、韧性好、耐腐蚀性能好的多重优势，能够很好地应用在海水养殖中。本发明申请还公开了上述高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，采用电磁‑超声复合工艺制成的铝黄铜合金网衣材料的抗拉强度≥450MPa，伸长率≥35％，脱锌腐蚀深度＜100μm。

Description

高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料及其制备方法
技术领域
本发明属于网衣技术和铜合金技术领域，具体涉及一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料及其制备方法。
背景技术
在海水养殖业中，通常利用网箱来养殖鱼类，而网衣材料是制作网箱的基本原料。传统的网衣材料是由合成纤维制成，如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等，虽然合成纤维具有较好的耐腐蚀性能和韧性，但传统的网衣材料存在以下缺陷：1、由于网箱需长期浸没在海水中，而海水中有大量快速生长的藻类孢子、动物幼虫等微生物，即海洋污损生物，附着在网衣表面，这样就容易将网孔堵塞，继而降低溶解氧、导致鱼类感染疾病、恶化水质，所以需要频繁清洁和换网；2、合成纤维自身质量轻、强度小，所以由其制成的网衣材料抗风浪、抗冲蚀能力较差，一旦遇上台风等强风暴袭击便损失惨重。
鉴于上述传统网衣材料的缺陷，技术人员迫切希望能够研究出具有防止海洋污损生物的附着作用同时强度高的网衣材料，而铜就符合这样的性能要求。由于铜在海洋环境中会电离出铜离子，而铜离子具有天然的抗菌性能，所以由铜作为主要成分制成的网衣能够防止海洋污损生物的附着作用；而且，由于铜是重金属，自然比合成纤维的质量重、强度高。具体的，HA177-2铝黄铜合金因其优异的力学性能、抗菌、抗生物附着性、成本低的优点而成为网箱网衣理想材料。但是因为HA177-2铝黄铜合金中Zn含量大于20wt％，而Zn在海水中很容易溶解，留下大量的孔洞，造成材料严重腐蚀，所以该合金在海水养殖使用过程中，存在脱锌腐蚀的缺陷，这种腐蚀是黄铜主要的破坏形式，最终会使黄铜的强度降低，大大缩短网衣的使用寿命。为了提高耐腐蚀性，传统的方法是向黄铜中加入适量的砷，这样制成的网衣材料虽然能够提高耐腐蚀性能，但提高的幅度非常有限，远不能满足海水养殖中网衣抗冲蚀腐蚀的需要，而且砷元素的毒性对养殖是致命的。
所以，现有技术中缺乏兼具强度高、韧性好、耐腐蚀性能好、无毒无害多重优势的高强韧耐腐蚀性能优良的网衣材料，现有技术的铝黄铜合金不能很好地应用在海水养殖中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种兼具强度高、韧性好、耐腐蚀性能好、无毒无害多重优势的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，能够很好地应用在海水养殖中。
本发明的技术解决方案如下：一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，该材料的重量百分比组成为：Cu 60～72％，Sn 2.0～3.0％，Al 0.8～2％，X1 0.002～0.2％，X20.02～0.5％，余量为Zn和不可避免的杂质；其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种。
优选地，所述铝黄铜合金网衣材料的重量百分比组成为：Cu 65～70％，Sn 2.2～2.8％，Al 1～1.8％，X1 0.005～0.15％，X2 0.05～0.2％，余量为Zn和不可避免的杂质；其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种。
优选地，所述X1的重量百分比含量为La 0.005～0.185％、Ce 0.005～0.150％、Y0.01～0.18％中的至少一种，且X1的总量不超过0.2％。也就是说，所述X1为La、Ce、Y中的至少一种，对应的重量百分比为La 0.005～0.185％、Ce 0.005～0.150％、Y 0.01～0.18％。
优选地，所述X2的重量百分比含量为B 0.1～0.5％、P 0.02～0.4％中的至少一种，且X2的总量不超过0.5％。也就是说，所述X2为B、P中的至少一种，对应的重量百分比为B0.1～0.5％、P 0.02～0.4％。
优选地，将该材料用于制作网衣及网箱。进一步优选地，采用该材料制作的网衣及网箱应用在海水养殖中。使用该铜合金网衣后，可100％回收，实现全部再利用。
优选地，所述X1的重量百分比组成为：La 0.005～0.1％，Ce 0.005～0.05％，Y0.01～0.05％。
优选地，所述X2的重量百分比组成为：B 0.15～0.3％，P 0.05～0.2％。
本发明铝黄铜合金网衣材料中限定元素种类和添加量的原因在于：
锡元素Sn的加入，一方面强化了Cu-Zn固溶体合金的晶界，大大降低了晶界的腐蚀敏感性，防止了以低能量的晶粒为阴极、高能量的晶界为阳极这种微电池的构成，从而提高耐蚀性能；另一方面，锡能在合金表面发生钝化反应生成致密的氧化物膜，该膜能有效阻止黄铜基体继续发生腐蚀反应。Sn含量低于2.0％无法形成氧化膜，没有增加耐腐蚀性，而含量超过3.0％对材料的性能无进一步改善效果，最佳优选2.0～3.0％。
铝元素Al，在合金中添加适量的铝元素能显著地改善材料的强度和耐蚀性。Al含量低于0.8％无法在合金材料表面形成完整的一层氧化膜，使得合金容易被腐蚀，即没有提高材料的耐腐蚀性；而Al含量超过2％会显著提高合金材料的强度和硬度，此时合金中出现了又硬又脆的γ相，使得合金的塑性大幅度降低，韧性变差，所以最佳优选0.8～2％。
铜元素Cu，铜含量高，α相多，材料的抗腐蚀性、韧性较好，铜含量过低韧性变差，优选方案一为60～72％，优选方案二为65～70％。
锌元素Zn以锌块的形式添加，由于Zn的熔点(419.58℃)较低，很容易溶解于Cu中，锌块保证了合金的化学成分，提高材料的强度。Zn含量过高，材料耐腐蚀性变差，含量过低，材料的强度不够。Zn含量是依照其他元素含量，以余量形式限定的，由于限定其他元素的含量在优选范围，使得材料强度高、韧性好、耐腐蚀性能好，则表明Zn含量也在优选范围。
X1和X2均为微合金化元素，其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种，起作用分别是：
X1中La、Ce、Y均为稀土元素，对于抑制黄铜脱锌腐蚀的作用机理，一方面是元素La、Ce、Y较活泼，极易氧化，与Al一样能在合金表面生成一层氧化物薄膜保护内部基体免受腐蚀；另一方面，由于在CuCl2溶液中，黄铜的电位介于Cu2+/Cu+和Cu2+/Cu(Cu+/Cu)之间，使得一价的铜离子需间接的从Cu2Cl2形成的Cu2+后才能还原出来，沉积在黄铜上，而La、Ce、Y会将Cu2+还原出Cu+，进而抑制了Cu2Cl2的分解，从而抑制脱锌。此外，稀土元素La、Ce、Y也是很好的除渣精炼剂，在熔炼过程中能有效与熔体中的O、S、H等电负性的杂质元素以及Pb、As等杂质结合形成化合物，生成熔渣上浮，以净化铜合金，增强合金耐腐蚀性。研究发现，本发明的铝黄铜合金制作成网衣材料应用在海水养殖中时，X1含量过高可以提高强度，但韧性有所下降；X1含量过低，材料的耐腐蚀性能降低，不同稀土元素的最佳用量范围有所不同，具体的最佳优选分别为La 0.005～0.185％、Ce 0.005～0.150％、Y 0.01～0.18％。
B具有显著的细化晶粒作用，进一步提高材料强度、硬度和耐腐蚀性能，含量低于0.1％没有增强材料的强度、硬度，超过0.5％将以硼化物夹杂形式析出，使塑性恶化、耐腐蚀性能降低，最优选范围在0.1～0.5％。
P是良好的铜合金熔炼脱氧剂，由于P具有较低的熔点(44.1℃)和沸点(280℃)，能增加熔体流动性，若直接加入铜熔体必然引起铜熔体的剧烈沸腾、飞溅，赤磷大量蒸发和氧化，既无法操作，又有损健康，故向合金熔体中加入磷铜中间合金进行脱氧处理。磷含量低于0.02％，对材料流动性和脱氧效果不明显，超过0.4％对材料的性能无进一步改善效果，最优选范围在0.02～0.4％。
本发明的优点和有益效果：
1)本发明从海水养殖中的网衣材料出发，研究出具有强度高、韧性好、抗冲蚀能力高、耐腐蚀性能好、无毒无害的多重优势的材料：由铜作为主要成分，在海洋环境中能电离出具有天然抗菌性能的铜离子，防止海洋污损生物的附着作用；同时，本发明的多种组分相互配合，含量在最佳范围，克服了黄铜脱锌腐蚀的缺陷，能大幅度提高强度、韧性和耐腐蚀性，完全满足海水养殖中网衣抗冲蚀腐蚀的需要，由此制备的铜合金网衣网箱可为鱼类的生长和繁殖提供一个更清洁、更健康的水体环境；
2)本发明通过调整优化出各组分的最佳添加量以得到累积效果，使得材料的抗拉强度≥450MPa，伸长率≥35％，脱锌腐蚀深度＜100μm，所以兼具强度高、韧性好、抗冲蚀能力高、耐腐蚀性能好、无毒无害的多重优势；
3)Zn、Sn、Al三种元素的熔点都比较低，与Cu的熔点差异较大，所以在制备材料过程中很容易发生枝晶偏析和反偏析，对此技术问题，采用X1(稀土元素La、Ce、Y)和X2(B、P)两种微合金化元素联合添加的方式，能够显著细化晶粒组织，有效细化晶粒，最大限度抑制Zn、Sn、Al的枝晶偏析和反偏析，进而提高材料的性能。
本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，能够得到强度高、韧性好、耐腐蚀性能好的铝黄铜合金网衣材料。
上述技术问题的技术解决方案如下：一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)合金熔炼：按重量百分比称量各组分，在N2气氛下依次将铜、铝、微合金化元素、锡、锌块加入感应熔炼炉的坩埚中加热至熔融状态，熔融合金表面覆盖木炭，得到合金熔体；所述微合金化元素为X1和X2，将X1和X2以中间合金的形式加入；每添加一种组分之前，先加入造渣剂，然后搅拌、捞渣，并覆盖干燥的鳞片石墨；
2)水平连铸：将合金熔体加入到1200～1300℃的保温炉内，将超声工具头***铜合金液面以下，开启超声波发生器、电磁感应线圈，采用拉伸-停顿-反推的工艺流程进行拉铸，得到铸坯；
3)将铸坯依次进行均匀化退火、冷轧、再结晶退火，得到高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料。
优选地，加入铝之前的熔炼温度为1150～1200℃，加入铝之后的熔炼温度为1200～1400℃，铝在铜未熔化前加入。由于铝熔点(660.32℃)较低，可以纯金属形式加入，但铝加入会放出大量的热，所以在铜未熔化前加入，以防局部过热。具体地，设置熔炼温度1150～1200℃后，先加入铜，然后趁铜未熔化时均匀地加入铝，此时熔炼温度为1200～1400℃，这样就能够保证均匀受热。
优选地，感应熔炼炉的最大输入功率为15kW，中频电压为70～520V，中频电流为3～22A，振荡频率为1～20Hz。
优选地，感应熔炼炉的可输出频率为l～10kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为2.5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
优选地，超声工具头***铜合金液面以下2～5cm，保持振动电流为1.5～2.5A，振动时间为100～150s。一般而言，超声工具头在铜合金熔体中振动的时间越长，对铜合金网衣材料的性能改善越显著，但为了延长超声工具头的使用寿命，将振动时间限定在100～150s。
具体地，拉铸工艺参数：起拉温度1220℃；拉伸的拉距10mm，反推距离1.3mm，拉铸频率100次/min，停顿的停流时间0.3s；拉铸时，熔体液面距结晶器入口距离为700mm结晶器。
具体地，冷轧工艺参数：进水温度：20℃，进水水压：0.5Mpa；带坯出口温度：350℃。具体地，二次水冷工艺参数：进水温度：25℃，进水水压：0.5Mpa。
优选地，均匀化退火的温度为950～1050℃，退火时间为1～5h。
优选地，再结晶退火的温度为400～600℃，退火时间为1～3h。
本发明高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：
1)采用上述电磁-超声复合工艺制备铝黄铜合金网衣材料属国内外相关领域首创，制成的材料的抗拉强度≥450MPa，伸长率≥35％，脱锌腐蚀深度＜100μm，所以上述工艺能制得强度高、韧性好、抗冲蚀能力高、耐腐蚀性能好、无毒无害的铝黄铜合金网衣材料，能够很好地应用在海水养殖中；
2)感应熔炼炉中感应线圈产生高密度的磁感线，磁感线随交变电流不断变化，感应线圈中石墨坩埚里的待熔化的合金原料切割磁感线，合金原料中产生很大的涡流，有涡流存在的合金原料自身内部电子的移动产生热能，随即可将合金原料熔化至熔融状态，这样能够降低熔体温度梯度，加热均匀，使铸锭宏观偏析降低，进而提高合金的性能，而且节省热能、降低能耗，自身加热更加彻底，加热速度更快，电磁搅拌更加均匀；
3)电磁搅拌可以减少针孔、气泡、表面夹杂和夹渣等缺陷的产生，最终获得内部组织致密、没有气孔等缺陷的高质量铸锭。与普通连铸铸锭相比，电磁连铸铸锭横截面中心等轴晶区范围较大且晶粒细小；电磁场作用于合金熔体形成搅拌和对流的效果，能抑制熔体中树枝晶的生长，即使形成树枝晶也能够被电磁力折断、击碎而成为新的晶核，提高铸坯凝固组织的等轴晶率，达到细晶强化的目的；
4)超声波工具头产生高能超声形成大量的空化气泡，空化气泡促进合金熔体内夹杂物缺陷处的气体碰撞、聚集变大，气泡上浮时捕获夹杂物，将合金熔体内夹杂物和气孔一起排出，起到除杂净化熔体的作用；凝固中超声振动能够使铸锭晶粒尺寸明显细化、组织均匀，去除气孔、夹在渣等，改善偏析，使材料性能提高；
5)电磁-超声复合工艺对合金的凝固组织有明显的细化作用，有效细化连铸过程中的枝晶组织，克服了Zn、Sn、Al容易发生枝晶偏析和反偏析的缺陷，最大限度抑制Zn、Sn、Al的枝晶偏析和反偏析，并且对熔体无污染，操作简单，绿色环保、节能降耗、生产成本低；
6)水平连铸工艺能够减少Zn、Sn、Al在铸坯表面的反偏析，提高铸坯的表面质量，在保证高效率生产的同时又兼顾了高致密的组织，在保证力学性能高强度的同时又兼顾了相当的韧度，生产投资少。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
本发明中涉及多种原料，包括Cu、Al、Zn、Sn、Cu、La、Ce、Y、B、P，可通过市售采购得到。
本领域都知晓化学元素的名称和对应的符号具体为：铜-Cu，铝-Al，锌-Zn，锡-Sn，镧-La，铈-Ce，钇-Y，硼-B，磷-P。
本发明中出现多个参数，如重量百分比、温度、电压、电流、频率、时间，单位(如％、℃、V、A、Hz、s)统一在上限后标注，例如60～72％、1200～1300℃、70～520V、3～22A、1～20Hz、100～150s。当然，还可以采用上限值和下限值后均标注单位，如60％～72％、1200℃～1300℃、70V～520V、3A～22A、1Hz～20Hz、100s～150s。这两种参数范围的表达方式均可，在实施例中对参数的上限、下限两个端点值和中间取值，数值后都会带单位。
材料电磁工艺是将材料加工技术与磁流体力学结合起来的工艺过程，本发明采用为SPZ-15小型手摇翻倒式中频感应炉对材料施加电磁场。感应熔炼炉内设有石墨坩埚和电磁感应线圈，熔炼时，由于电磁感应，石墨坩埚内的合金原料切割磁感线，合金原料产生很大的涡流，有涡流存在的合金原料自身内部电子的移动产生热能，随即可将合金原料熔化至熔融状态。水平连铸时，开启电磁感应线圈，电磁场作用于合金熔体形成搅拌和对流的效果。
超声通常是指频率在20kHz以上的声波，因其频率高，波长短，因此具有束射性好、能量集中和穿透力强等特点。超声凝固细晶技术是在金属凝固前或在金属凝固过程中通过对金属熔体施加功率超声来改善金属凝固组织，达到细化晶粒，提高合金性能的方法。超声波发生器上设有超声工具头，先将超声工具头***铜合金液面以下，再开启超声波发生器，即可实现对合金熔体施加功率超声。
以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。
产品实施例
表1为本发明实施例与对比例材料组分(wt％)，余量为Zn和不可避免的杂质。表2为实施例合金与对比例材料性能比较。
由表1、表2可以看出，本发明铝黄铜合金网衣材料的抗拉强度≥450MPa，伸长率≥35％，脱锌腐蚀深度＜100μm，具有强度高、韧性好、抗冲蚀能力高、耐腐蚀性能好的多重优势，完全满足海水养殖中网衣抗冲蚀腐蚀的需要。为证明本发明材料的组分及含量具有上述优异性能，进行多组对比试验。一方面，参考实施例9，取消其中某种或某些元素的加入，即对比例12～15，测试与组分有关的对比例性能。另一方面，参考实施例9，将其中某种组分的含量设在本发明含量范围之外，即对比例16～25，测试与含量相关的对比例性能。对比可以看出，缺少本发明材料中任一种组分，或者某种组分的含量不在本发明含量范围内的材料，其性能均有下降，远不及本发明材料的性能。
表1本发明产品实施例与对比例材料组分(wt％)
表2本发明产品实施例与对比例材料的性能比较
No 抗拉强度(MPa) 伸长率(％) 脱锌腐蚀深度(μm)
1 450 35 99
2 473 42 90
3 462 35 95
4 485 37 82
5 472 36 90
6 459 39 93
7 450 44 96
8 469 43 88
9 503 36 85
10 510 41 79
11 501 42 95
12(对比例) 372 34 210
13(对比例) 439 23 225
14(对比例) 379 31 196
15(对比例) 407 31 159
16(对比例) 430 29 220
17(对比例) 495 35 100
18(对比例) 490 33 200
19(对比例) 500 22 110
20(对比例) 450 35 125
21(对比例) 480 28 110
22(对比例) 420 36 98
23(对比例) 460 25 130
24(对比例) 420 33 195
25(对比例) 430 34 170
制备方法实施例
原料比例参照产品实施例添加。
实施例1
一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)合金熔炼：按产品实施例的重量百分比称量各组分，在N2气氛下依次将铜、铝、微合金化元素、锡、锌块加入感应熔炼炉的坩埚中加热至熔融状态，熔融合金表面覆盖木炭，得到合金熔体；所述微合金化元素以中间合金的形式加入；每添加一种组分之前，先加入造渣剂，然后搅拌、捞渣，并覆盖干燥的鳞片石墨；加入铝之前的熔炼温度为1150℃，加入铝之后的熔炼温度为1200℃，铝在铜未熔化前加入；
2)水平连铸：将合金熔体加入到1200℃的保温炉内，使合金铜液超过结晶器断面的高度，然后将超声工具头***铜合金液面以下2cm，开启超声波发生器、电磁感应线圈，采用拉伸-停顿-反推的工艺流程进行拉铸，得到铸坯；超声波发生器保持振动电流为1.5A，振动时间为100s；
3)将铸坯依次进行均匀化退火、冷轧、再结晶退火，得到高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料。
感应熔炼炉的最大输入功率为15kW，中频电压为70V，中频电流为3A，振荡频率为1Hz；感应熔炼炉的可输出频率为l kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为2.5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
拉铸工艺参数：起拉温度1220℃；拉伸的拉距10mm，反推距离1.3mm，拉铸频率100次/min，停顿的停流时间0.3s；拉铸时，熔体液面距结晶器入口距离为700mm结晶器。
冷轧工艺参数：进水温度：20℃，进水水压：0.5Mpa；带坯出口温度：350℃。具体地，二次水冷工艺参数：进水温度：25℃，进水水压：0.5Mpa。
均匀化退火的温度为950℃，退火时间为5h。
再结晶退火的温度为400℃，退火时间为3h。
实施例2
一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)合金熔炼：按产品实施例的重量百分比称量各组分，在N2气氛下依次将铜、铝、微合金化元素、锡、锌块加入感应熔炼炉的坩埚中加热至熔融状态，熔融合金表面覆盖木炭，得到合金熔体；所述微合金化元素以中间合金的形式加入；每添加一种组分之前，先加入造渣剂，然后搅拌、捞渣，并覆盖干燥的鳞片石墨；加入铝之前的熔炼温度为1200℃，加入铝之后的熔炼温度为1400℃，铝在铜未熔化前加入；
2)水平连铸：将合金熔体加入到1300℃的保温炉内，使合金铜液超过结晶器断面的高度，然后将超声工具头***铜合金液面以下5cm，开启超声波发生器、电磁感应线圈，采用拉伸-停顿-反推的工艺流程进行拉铸，得到铸坯；超声波发生器保持振动电流为2.5A，振动时间为150s；
3)将铸坯依次进行均匀化退火、冷轧、再结晶退火，得到高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料。
感应熔炼炉的最大输入功率为15kW，中频电压为520V，中频电流为22A，振荡频率为20Hz；感应熔炼炉的可输出频率为10kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为2.5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
拉铸工艺参数：起拉温度1220℃；拉伸的拉距10mm，反推距离1.3mm，拉铸频率100次/min，停顿的停流时间0.3s；拉铸时，熔体液面距结晶器入口距离为700mm结晶器。
冷轧工艺参数：进水温度：20℃，进水水压：0.5Mpa；带坯出口温度：350℃。具体地，二次水冷工艺参数：进水温度：25℃，进水水压：0.5Mpa。
均匀化退火的温度为1050℃，退火时间为1h。
再结晶退火的温度为600℃，退火时间为1h。
实施例3
一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)合金熔炼：按产品实施例的重量百分比称量各组分，在N2气氛下依次将铜、铝、微合金化元素、锡、锌块加入感应熔炼炉的坩埚中加热至熔融状态，熔融合金表面覆盖木炭，得到合金熔体；所述微合金化元素以中间合金的形式加入；每添加一种组分之前，先加入造渣剂，然后搅拌、捞渣，并覆盖干燥的鳞片石墨；加入铝之前的熔炼温度为1180℃，加入铝之后的熔炼温度为1300℃，铝在铜未熔化前加入；
2)水平连铸：将合金熔体加入到1250℃的保温炉内，使合金铜液超过结晶器断面的高度，然后将超声工具头***铜合金液面以下4m，开启超声波发生器、电磁感应线圈，采用拉伸-停顿-反推的工艺流程进行拉铸，得到铸坯；超声波发生器保持振动电流为2A，振动时间为120s；
3)将铸坯依次进行均匀化退火、冷轧、再结晶退火，得到高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料。
感应熔炼炉的最大输入功率为15kW，中频电压为220V，中频电流为15A，振荡频率为10Hz；感应熔炼炉的可输出频率为5kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为2.5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
拉铸工艺参数：起拉温度1220℃；拉伸的拉距10mm，反推距离1.3mm，拉铸频率100次/min，停顿的停流时间0.3s；拉铸时，熔体液面距结晶器入口距离为700mm结晶器。
冷轧工艺参数：进水温度：20℃，进水水压：0.5Mpa；带坯出口温度：350℃。具体地，二次水冷工艺参数：进水温度：25℃，进水水压：0.5Mpa。
均匀化退火的温度为1000℃，退火时间为3h。
再结晶退火的温度为500℃，退火时间为2h。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，普通加热方法熔炼，没有感应熔炼炉，也没有电磁感应线圈，未施加电磁场。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，没有超声波发生器，步骤2)中未施加超声场。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，感应熔炼炉的振荡频率为0.5Hz；感应熔炼炉的可输出频率为0.5kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为1kHz的交变电流而产生交变电磁场。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，感应熔炼炉的振荡频率为30Hz；感应熔炼炉的可输出频率为30kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
对比例5
与实施例1的不同之处在于，超声波发生器保持振动电流为1A，振动时间为50s。
对比例6
与实施例1的不同之处在于，超声波发生器保持振动电流为3A，振动时间为200s。
对比例7
与实施例1的不同之处在于，既没有施加电磁场，也没有施加超声场。
表3制备方法实施例与对比例制得的材料性能比较
No 抗拉强度(MPa) 伸长率(％) 脱锌腐蚀深度(μm)
1 480 46 99
2 500 42 90
3 520 40 95
对比例1 405 27 102
对比例2 422 33 119
对比例3 419 32 105
对比例4 400 30 102
对比例5 410 30 120
对比例6 402 28 100
对比例7 385 25 128
由表3可以看出，本发明结合电磁-超声复合工艺，将熔炼的合金进行水平连铸，能制得强度高、韧性好、抗冲蚀能力高、耐腐蚀性能好的铝黄铜合金网衣材料。而未施加电磁场和/或超声场，或者感应熔炼炉、超声波发生器的参数设置不在本发明保护的范围，抗拉强度、伸长率和耐腐蚀性能都大幅度下降，远不及采用本发明制备方法得到铝黄铜合金网衣材料的性能。

Claims (10)

1.一种高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，其特征在于，该材料的重量百分比组成为：Cu 60～72％，Sn 2.0～3.0％，Al 0.8～2％，X1 0.002～0.2％，X2 0.02～0.5％，余量为Zn和不可避免的杂质；其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，其特征在于，所述铝黄铜合金网衣材料的重量百分比组成为：Cu 65～70％，Sn 2.2～2.8％，Al 1～1.8％，X10.005～0.15％，X2 0.05～0.2％，余量为Zn和不可避免的杂质；其中X1为La、Ce、Y三种元素中的至少一种，X2为B、P两种元素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，其特征在于，所述X1的重量百分比含量为La 0.005～0.185％、Ce 0.005～0.150％、Y 0.01～0.18％中的至少一种，且X1的总量不超过0.2％。
4.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，其特征在于，所述X2的重量百分比含量为B 0.1～0.5％、P 0.02～0.4％中的至少一种，且X2的总量不超过0.5％。
5.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料，其特征在于，采用该材料制作的网衣及网箱应用在海水养殖中。
6.基于权利要求1～5任一项所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)合金熔炼：按重量百分比称量各组分，在N2气氛下依次将铜、铝、微合金化元素、锡、锌块加入感应熔炼炉的坩埚中加热至熔融状态，熔融合金表面覆盖木炭，得到合金熔体；所述微合金化元素为X1和X2，将X1和X2以中间合金的形式加入；每添加一种组分之前，先加入造渣剂，然后搅拌、捞渣，并覆盖干燥的鳞片石墨；
2)水平连铸：将合金熔体加入到1200～1300℃的保温炉内，然后将超声工具头***铜合金液面以下，开启超声波发生器、电磁感应线圈，采用拉伸-停顿-反推的工艺流程进行拉铸，得到铸坯；
3)将铸坯依次进行均匀化退火、冷轧、再结晶退火，得到高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料。
7.根据权利要求6所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，其特征在于，加入铝之前的熔炼温度为1150～1200℃，加入铝之后的熔炼温度为1200～1400℃，铝在铜未熔化前加入。
8.根据权利要求6所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，其特征在于，感应熔炼炉的最大输入功率为15kW，中频电压为70～520V，中频电流为3～22A，振荡频率为1～20Hz。
9.根据权利要求6所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，其特征在于，感应熔炼炉的可输出频率为l～10kHz的交变电流，电磁感应器中通入频率为2.5kHz的交变电流而产生交变电磁场。
10.根据权利要求6所述的高强韧耐腐蚀的铝黄铜合金网衣材料的制备方法，其特征在于，超声工具头***铜合金液面以下2～5cm，超声波发生器保持振动电流为1.5～2.5A，振动时间为100～150s。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109868371A (zh) * 2019-01-29 2019-06-11 大连交通大学 超声波探头的保护方法
CN112410604A (zh) * 2020-11-17 2021-02-26 宁波长振铜业有限公司 一种降低黄铜熔体中杂质铝的方法
CN118064759A (zh) * 2024-04-23 2024-05-24 中铝科学技术研究院有限公司 抗脱锌腐蚀耐蚀黄铜合金、其制备方法及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244451A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 大连理工大学 一种施加复合场改善水平连铸坯质量的方法和装置
CN102352452A (zh) * 2011-11-02 2012-02-15 中铝洛阳铜业有限公司 一种耐腐蚀铜锌铝合金材料的加工工艺方法
WO2015046421A1 (ja) * 2013-09-26 2015-04-02 三菱伸銅株式会社 耐変色性銅合金および銅合金部材
CN108188362A (zh) * 2017-12-15 2018-06-22 中南大学 CuNiSn系合金及带坯组合外场水平连铸制备方法及装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101244451A (zh) * 2008-03-19 2008-08-20 大连理工大学 一种施加复合场改善水平连铸坯质量的方法和装置
CN102352452A (zh) * 2011-11-02 2012-02-15 中铝洛阳铜业有限公司 一种耐腐蚀铜锌铝合金材料的加工工艺方法
WO2015046421A1 (ja) * 2013-09-26 2015-04-02 三菱伸銅株式会社 耐変色性銅合金および銅合金部材
CN108188362A (zh) * 2017-12-15 2018-06-22 中南大学 CuNiSn系合金及带坯组合外场水平连铸制备方法及装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109868371A (zh) * 2019-01-29 2019-06-11 大连交通大学 超声波探头的保护方法
CN112410604A (zh) * 2020-11-17 2021-02-26 宁波长振铜业有限公司 一种降低黄铜熔体中杂质铝的方法
CN118064759A (zh) * 2024-04-23 2024-05-24 中铝科学技术研究院有限公司 抗脱锌腐蚀耐蚀黄铜合金、其制备方法及应用

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