本發(fā)明涉及金屬冶煉及銅合金領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用在空調(diào)及制冷行業(yè)銅管用的稀土耐蝕銅合金及制備工藝。

背景技術(shù)：

銅具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和耐腐蝕等特性，使得其在化工機(jī)械零件、海洋工程及制冷裝置中有著十分廣泛的應(yīng)用。但是，在濕度較高或在酸性和海洋環(huán)境中，銅會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的腐蝕。為了提高銅材的耐蝕性能，錫、鋅、鎳等經(jīng)常作為合金化元素加入。但是在海水腐蝕介質(zhì)中，銅合金往往會(huì)發(fā)生脫錫、脫鋅腐蝕，而鎳加入到銅中，雖然可以提高銅合金的耐蝕性，但會(huì)使生產(chǎn)成本提高，而且會(huì)造成合金硬度提高，塑性加工成型困難。另外，隨著空調(diào)及制冷行業(yè)用銅管向細(xì)徑和薄壁化方向發(fā)展，對(duì)銅管的耐蝕性能也提出了更高的要求。

稀土在金屬材料中是一種有益的添加元素，稀土可以凈化銅熔體，去除銅中氧、硫、氫及低熔點(diǎn)元素鉍、錫、鉛等，改善銅及銅合金的高溫性能和熱加工性能，減少銅及銅合金的熱裂傾向，提高材料的熱塑性、耐熱性和耐蝕性。

中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN102776410A)，提供一種耐蝕銅合金。該合金中含有大量的低電位的合金元素，如：鎂、鋁、鋅等元素，這些元素在銅合金中會(huì)加速銅的電化學(xué)腐蝕，限制了其在多種腐蝕介質(zhì)中的使用。

中國(guó)發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN1827811A)，提供一種耐腐蝕性能優(yōu)良的熱交換器用無(wú)縫銅合金管及其制備方法，通過(guò)在傳統(tǒng)黃銅中加入鎳、錳元素來(lái)提高材料的耐蝕性。該合金管材在實(shí)際海洋環(huán)境使用中耐磨損和腐蝕能力較差，限制了其在海水淡化裝置中的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種稀土耐蝕銅合金及制備工藝，通過(guò)該工藝制備的稀土銅合金耐鹽酸、乙酸腐蝕，并且具有良好的塑性加工性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種稀土耐蝕銅合金，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，該稀土耐蝕銅合金由下列組元組成：稀土0.001～1.0％，雜質(zhì)總量不大于0.5％，余量為銅。

所述的稀土耐蝕銅合金，稀土種類(lèi)為純鑭、純鈰、鑭鈰混合稀土、純釹或純鉺。

所述的稀土耐蝕銅合金，稀土純度在99.95wt％以上。

所述的稀土耐蝕銅合金的制備工藝，包括以下步驟：

①選取電解銅板和稀土，制備銅稀土中間合金，制備過(guò)程采用真空中頻感應(yīng)爐，氬氣氣氛保護(hù)，電磁攪拌，熔煉溫度1100～1250℃，熔煉10～20分鐘；

②澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.5～1小時(shí)的鐵模中，得到銅稀土中間合金；

③選擇步驟②中制備的銅稀土中間合金和電解銅板為原材料，按要求成分進(jìn)行配比、稱重；

④先對(duì)電解銅板進(jìn)行熔煉，待其全部熔化后加入銅稀土中間合金，電磁攪拌，熔煉溫度為1100～1200℃，熔煉10～30分鐘；

⑤澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.5～1小時(shí)的鐵模中，得到銅合金鑄錠。

所述的稀土耐蝕銅合金的制備工藝，步驟①和步驟④中，電解銅純度在99.00～99.99wt％。

所述的稀土耐蝕銅合金的制備工藝，步驟②的銅稀土中間合金中，按質(zhì)量百分比計(jì)，稀土含量為5～15％。

所述的稀土耐蝕銅合金的制備工藝，稀土耐蝕銅合金在鹽酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高20～50％。

所述的稀土耐蝕銅合金的制備工藝，稀土耐蝕銅合金在乙酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高15～45％。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

本發(fā)明采用微合金化技術(shù)，通過(guò)向銅熔體中添加適量的稀土，可以實(shí)現(xiàn)去除銅熔體中的微量的氧、硫、氫、鉛、鉍、銻等多種雜質(zhì)元素，達(dá)到凈化熔體的目的，從而減弱了合金的微電偶腐蝕，提高了合金的耐蝕性能。稀土的添加還可細(xì)化合金晶粒，提高再結(jié)晶溫度，改善加工性能。

附圖說(shuō)明

圖1為稀土鈰含量在0.05wt％的銅合金在0.5摩爾每升鹽酸溶液中浸泡10天后的腐蝕形貌圖。

圖2為不含稀土的純銅在0.5摩爾每升鹽酸溶液中浸泡10天后的腐蝕形貌圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施方式中，本發(fā)明稀土耐蝕銅合金由下列兩種組分組成：以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，銅98.50～99.99％，稀土0.001～1.0％，雜質(zhì)總量不大于0.5％，稀土種類(lèi)為純鑭、純鈰、鑭鈰混合稀土、純釹或純鉺，稀土純度在99.95wt％以上；優(yōu)選的，銅99.90～99.99％，稀土0.01～0.05％，雜質(zhì)總量不大于0.05％。

下面，通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，稀土耐蝕銅合金由下列兩種組分組成：銅99.9％，鑭0.07％，不可避免的雜質(zhì)總含量為0.03％。該合金的制備包括以下步驟：

①稱取純度為99.92wt％的電解銅板10.12公斤和純度為99.96wt％的稀土鑭1.02公斤，制備銅鑭中間合金，其中鑭的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％，制備過(guò)程采用真空中頻感應(yīng)爐，氬氣氣氛保護(hù)，電磁攪拌，熔煉溫度1120℃，熔煉10分鐘；

②澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.5小時(shí)的鐵模中，得到銅鑭中間合金；

③選擇步驟②中制備的為原材料，稱取銅鑭中間合金71.62克，稱取電解銅板10.16kg；

④先對(duì)電解銅板進(jìn)行熔煉，待其全部熔化后加入銅鑭中間合金，電磁攪拌，熔煉溫度為1150℃，熔煉15分鐘；

⑤澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.9小時(shí)的鐵模中，得到銅合金鑄錠。

利用該方法制備的稀土耐蝕銅合金，在鹽酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高48％，在乙酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高40％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，稀土耐蝕銅合金由下列兩種組分組成：銅99.7％，鈰0.05％，不可避免的雜質(zhì)總含量為0.25％。該合金的制備包括以下步驟：

①稱取純度為99.69wt％的電解銅板10.23公斤和純度為99.98wt％的稀土鈰 0.82公斤，制備銅鈰中間合金，其中鈰的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8％，制備過(guò)程采用真空中頻感應(yīng)爐，氬氣氣氛保護(hù)，電磁攪拌，熔煉溫度1100℃，熔煉12分鐘；

②澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.8小時(shí)的鐵模中，得到銅鈰中間合金；

③選擇步驟②中制備的為原材料，稱取銅鈰中間合金48.73克，稱取電解銅板9.97kg；

④先對(duì)電解銅板進(jìn)行熔煉，待其全部熔化后加入銅鈰中間合金，電磁攪拌，熔煉溫度為1140℃，熔煉16分鐘；

⑤澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.6小時(shí)的鐵模中，得到銅合金鑄錠。

利用該方法制備的稀土耐蝕銅合金，在鹽酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高40％，在乙酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高30％。

如圖1所示，稀土鈰含量在0.05wt％的銅合金在0.5摩爾每升鹽酸溶液中浸泡10天后，腐蝕形貌中沒(méi)有出現(xiàn)明顯的晶間腐蝕和點(diǎn)蝕，說(shuō)明含稀土的銅合金具有良好的耐鹽酸腐蝕性能。

如圖2所示，不含稀土的純銅在0.5摩爾每升鹽酸溶液中浸泡10天后，腐蝕形貌中出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶間腐蝕和點(diǎn)蝕，純銅在鹽酸介質(zhì)下的耐蝕性能較差。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，稀土耐蝕銅合金由下列兩種組分組成：銅99.6％，鑭鈰混合稀土0.01％，不可避免的雜質(zhì)總含量為0.39％。該合金的制備包括以下步驟：

①稱取純度為99.53wt％的電解銅板10.17公斤和純度為99.95wt％的鑭鈰混合稀土1.06公斤，制備銅混合稀土中間合金，其中混合稀土的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為9％，制備過(guò)程采用真空中頻感應(yīng)爐，氬氣氣氛保護(hù)，電磁攪拌，熔煉溫度1110℃，熔煉10分鐘；

②澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.5小時(shí)的鐵模中，得到銅混合稀土中間合金；

③選擇步驟②中制備的為原材料，稱取銅混合稀土中間合金11.27克，稱取電解銅板10.13kg；

④先對(duì)電解銅板進(jìn)行熔煉，待其全部熔化后加入銅混合稀土中間合金，電磁攪拌，熔煉溫度為1160℃，熔煉13分鐘；

⑤澆注至經(jīng)300℃預(yù)熱0.7小時(shí)的鐵模中，得到銅合金鑄錠。

利用該方法制備的稀土耐蝕銅合金，在鹽酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高35％，乙酸介質(zhì)下的耐蝕性能較純銅提高20％。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明采用稀土和銅二組元，稀土作為第二組元，微量元素添加的方式制備耐蝕的稀土微合金化的銅合金。稀土不僅可以凈化銅熔體，還可與銅形成第二相，以網(wǎng)狀形式存在于銅晶粒周?chē)?，減緩微電偶腐蝕，提高銅合金的耐蝕性。因此，本發(fā)明的銅合金可以為空調(diào)及制冷行業(yè)用的銅管提供新型的銅合金材料。