專利名稱：海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金棒材領(lǐng)域，具體涉及一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人口的急劇增加，社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，全球資源短缺的現(xiàn)象已經(jīng)呈現(xiàn)，如淡水資源、能源資源的短缺成為全球經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的障礙，因而，人們提出了開發(fā)海洋資源，海洋資源的開發(fā)將成為本世紀重大研究課題。開發(fā)海洋資源首先要制作各種工具作為開發(fā)的手段，為此目的須制造相關(guān)機械設(shè)備。海洋和陸地不同，海水和海洋大氣中含有氯化物和硫化物，對機械裝置材料腐蝕作用很大，而深海海水的強大壓力，需求設(shè)備強度高，否則會出現(xiàn)失效，故海洋設(shè)備構(gòu)件需要選用耐海水腐蝕、比強度高、比韌性好的材料加工制造。目前，以QAL9-4為代表的具有高強度的鋁鐵合金棒通過擠壓成型及鍛打工藝之后具有較高的強度及耐腐蝕性，其通常用于船舶、海底石油開采設(shè)備的耐腐蝕及耐壓部件等。但是QAL9-4鋁鐵合金棒需要鍛打才能提高其機械性能，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高的強度及耐腐蝕性，且生產(chǎn)成本較低的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒及其制造方法。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組份組成占合金棒總重量13-23%的鋁，占合金棒總重量3-17%的鐵，占合金棒總重量O. 5-8%的錫，占合金棒總重量1-15%的鋅，余量為銅。優(yōu)選地，所述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量16-19%的鋁，占合金棒總重量3-5%的鐵，占合金棒總重量O. 5-1%的錫，占合金棒總重量1-3%的鋅，余量為銅。優(yōu)選地，所述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量13-15%的鋁，占合金棒總重量6-8%的鐵，占合金棒總重量1-2%的錫，占合金棒總重量4-6%的鋅，余量為銅。優(yōu)選地，所述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量14-16%的招，占合金棒總重量9-11%的鐵，占合金棒總重量1. 5-2. 5%的錫，占合金棒總重量7-9%的鋅,余量為銅。優(yōu)選地，所述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量19-20%的鋁，占合金棒總重量12-14%的鐵，占合金棒總重量3-5%的錫，占合金棒總重量10-12%的鋅，余量為銅。優(yōu)選地，所述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量21-23%的鋁，占合金棒總重量15-17%的鐵，占合金棒總重量6-8%的錫，占合金棒總重量13-15%的鋅，余量為銅。優(yōu)選地，銅可以是電解銅。本發(fā)明提供的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒的制備方法，包括如下步驟I)按照配比將銅、鋁、鐵、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150_1350°C，待其完全熔化后保溫至1100-1200°C ；2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，覆蓋厚度為10-20cm ；3)保溫時間50分鐘-2小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；4)重新升溫至1200-1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率設(shè)定為O. 6次/秒或者I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為80-120mm，長度為800-1000mm的棒材；5)用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑為75_115mm，長度為800-1000mm的合金還棒；6)退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅棒進行退火處理，其中退火溫度為200-300°C，退火時間為1-2. 5小時；7)將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為250-3500C，擠壓溫度為500-600°C，擠壓速度V=5-12mm/s，擠壓后銅棒直徑為<2 65-102mm,長度為 1040-1560_ ； 8 )表面 處理采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊，并得到直徑為<2 60-100mm,公差為+/-0. lmm-+/-0. 2mm,長度為1000-1500mm的成品;9)對步驟8)得到的成品包裝并入庫。在本發(fā)明的制備方法中，銅可以是電解銅。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明提供了一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其采用在傳統(tǒng)銅基合金的基礎(chǔ)上適量的添加錫鋅等元素，并適當提高鋁的含量，由此來增強合金的抗壓強度，耐腐蝕性等，使其成為QAL9-4棒材的加強版。(2)本發(fā)明也提供了一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒的制備方法，相對于QAL9-4棒材的制備方法，本發(fā)明只需要擠壓不用鍛打就能實現(xiàn)鍛打后的機械性能，因此,本發(fā)明減少了加工程序,提高生產(chǎn)效率并降低了生產(chǎn)成本。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并非限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍。實施例1海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量16%的鋁，占合金棒總重量3%的鐵，占合金棒總重量O. 5%的錫，占合金棒總重量1%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒通過以下方法制得步驟一按照配比將電解銅、鋁、鐵、鋅、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150°C -1250°C完全熔化后保溫至1100°C ；步驟二 用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為15-18cm ；步驟三保溫時間50-60分鐘后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；步驟四重新升溫至1200°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為0.6次/秒；采用水平連鑄方法鑄造成直徑為120mm,長度為800mm的合金還棒；步驟五用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑115mm，長度800mm的合金還棒；步驟六退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅管進行退火處理退火溫度為2500C _300°C，退火時間為1-1. 5小時；步驟七將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓合金錠加熱溫度為300-350°C，擠壓溫度為600°C，擠壓速度V=5mm/s ;擠壓后銅棒直徑C 102mm，長度1040mm ；步驟八表面處理，采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊；直徑為Φ 100mm,公差為+/-0· 2mm ;長度為IOOOmm的成品；步驟九對步驟八得到的成品進行包裝并入庫。實施例2海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量19%的鋁，占合金棒總重量5%的鐵，占合金棒總重量1. 0%的錫，占合金棒總重量3%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例1相同的方法得到。實施例3海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量17. 5%的鋁，占合金棒總重量4%的鐵，占合金棒總重量O. 75%的錫，占合金棒總重量2%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例1相同的方法得到。實施例4海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量13%的鋁，占合金棒總重量6%的鐵，占合金棒總重量1%的錫，占合金棒總重量4%的鋅，余量為銅。

上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒通過以下方法制得步驟一按照配比將電解銅、鋁、鐵、鋅、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至12000C -1250°C完全熔化后保溫至1150°C ；步驟二 用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為10-15cm ；步驟三保溫時間1-1. 5小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；步驟四重新升溫至1250°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒；采用水平連鑄方法鑄造成直徑為I IOmm,長度為900mm的合金還棒；步驟五用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑105mm，長度900mm的合金還棒；步驟六退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅管進行退火處理退火溫度為2000C _250°C，退火時間為1-1. 5小時；步驟七將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓合金錠加熱溫度為300-350°C，擠壓溫度為600°C，擠壓速度V=7mm/s ;擠壓后銅棒直徑0 92mm，長度1220mm ；步驟八表面處理，采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊；直徑為Φ 90mm,公差為+/-0· 2mm ;長度為1200mm的成品；步驟九對步驟八得到的成品進行包裝并入庫。實施例5海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量15%的鋁，占合金棒總重量8%的鐵，占合金棒總重量2%的錫，占合金棒總重量6%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例4相同的方法得到。實施例6海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量14%的鋁，占合金棒總重量7%的鐵，占合金棒總重量1. 5%的錫，占合金棒總重量5%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例4相同的方法得到。

實施例7海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量14%的鋁，占合金棒總重量9%的鐵，占合金棒總重量1. 5%的錫，占合金棒總重量7%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒通過以下方法制得步驟一按照配比將電解銅、鋁、鐵、鋅、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至12000C -1250°C完全熔化后保溫至1150°C ；步驟二 用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為10-15cm ；步驟三保溫時間1-1. 5小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；步驟四重新升溫至1250°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒；采用水平連鑄方法鑄造成直徑為100mm,長度為900mm的合金還棒；步驟五用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑95mm，長度900mm的合金還棒；步驟六退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅管進行退火處理退火溫度為2000C _250°C，退火時間為2-2. 5小時;步驟七將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓合金錠加熱溫度為300-350°C，擠壓溫度為600°C，擠壓速度V=9mm/s ;擠壓后銅棒直徑0 85mm，長度1120mm ；步驟八表面處理，采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊；直徑為C 80臟，公差為+/-0· Imm ;長度為IlOOmm的成品；步驟九對步驟八得到的成品進行包裝并入庫。
實施例8海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量16%的鋁，占合金棒總重量11%的鐵，占合金棒總重量2. 5%的錫，占合金棒總重量9%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例7相同的方法得到。實施例9海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量15%的鋁，占合金棒總重量10%的鐵，占合金棒總重量2%的錫，占合金棒總重量8%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例7相同的方法得到。實施例10海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量19%的鋁，占合金棒總重量12%的鐵，占合金棒總重量3%的錫，占合金棒總重量10%的鋅，余量為銅。 上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒通過以下方法制得步驟一按照配比將電解銅、鋁、鐵、鋅、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至12500C _1300°C完全熔化后保溫至1200°C ；步驟二 用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為15-20cm ；步驟三保溫時間1. 5-2小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；步驟四重新升溫至1250°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒；采用水平連鑄方法鑄造成直徑為90mm,長度為IOOOmm的合金還棒；步驟五用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑85mm，長度IOOOmm的合金還棒；步驟六退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅管進行退火處理退火溫度為2000C _250°C，退火時間為1. 5-2小時；步驟七將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓合金錠加熱溫度為250-300°C，擠壓溫度為500°C，擠壓速度V=10mm/s ;擠壓后銅棒直徑0 75mm，長度1450mm;步驟八表面處理，采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊；直徑為C 70mm，公差為+/-0.1mm ;長度為1400mm的成品；步驟九對步驟八得到的成品進行包裝并入庫。實施例11海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量20%的鋁，占合金棒總重量14%的鐵，占合金棒總重量5%的錫，占合金棒總重量12%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例10相同的方法得到。實施例12
海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量19. 5%的鋁，占合金棒總重量13%的鐵，占合金棒總重量4%的錫，占合金棒總重量11%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例10相同的方法得到。實施例13海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量21%的鋁，占合金棒總重量15%的鐵，占合金棒總重量6%的錫，占合金棒總重量13%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒通過以下方法制得步驟一按照配比將電解銅、鋁、鐵、鋅、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至12500C -1300°c完全熔化后保溫至1200°C ；步驟二 用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，厚度約為15-20cm ；步驟三保溫時間1. 5-2小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定范圍之內(nèi)；步驟四重新升溫至1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率為I次/秒；采用水平連鑄方法鑄造成直徑為80mm,長度為IOOOmm的合金還棒；步驟五用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑75mm，長度IOOOmm的合金還棒； 步驟六退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅管進行退火處理退火溫度為2000C _250°C，退火時間為1-1. 5小時；步驟七將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓合金錠加熱溫度為250-300°C，擠壓溫度為500°C，擠壓速度V=12mm/s ;擠壓后銅棒直徑0 65mm，長度1560mm;步驟八表面處理，采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊；直徑為e 60mm，公差為+/-0.1mm ;長度為1500mm的成品；步驟九對步驟八得到的成品進行包裝并入庫。實施例14海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量23%的鋁，占合金棒總重量17%的鐵，占合金棒總重量8%的錫，占合金棒總重量15%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例13相同的方法得到。實施例15海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量22%的鋁，占合金棒總重量16%的鐵，占合金棒總重量7%的錫，占合金棒總重量14%的鋅，余量為銅。上述海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒成品通過與實施例13相同的方法得到。
比較例IQAL9-4合金棒由以下組分組成占合金棒總重量8-10. 0%的招，占合金棒總重量
2.0-4. 0%的鐵，余量為銅。QAL9-4合金棒采用本領(lǐng)域公知的方法得到。本發(fā)明提供的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒以及QAL9-4合金棒的機械性能如表I所示。表I
012權(quán)利要求
1.一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量13-23%的鋁，占合金棒總重量3-17%的鐵，占合金棒總重量O. 5-8%的錫，占合金棒總重量1-15%的鋅,余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量16-19%的鋁，占合金棒總重量3-5%的鐵，占合金棒總重量0.5-1%的錫，占合金棒總重量1-3%的鋅，余量為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量13-15%的鋁，占合金棒總重量6-8%的鐵，占合金棒總重量1-2% 的錫，占合金棒總重量4-6%的鋅，余量為銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量14-16%的鋁，占合金棒總重量9-11%的鐵，占合金棒總重量1.5-2. 5%的錫，占合金棒總重量7-9%的鋅，余量為銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量19-20%的招，占合金棒總重量12-14%的鐵，占合金棒總重量 3-5%的錫，占合金棒總重量10-12%的鋅，余量為銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，由以下組份組成占合金棒總重量21-23%的招，占合金棒總重量15-17%的鐵，占合金棒總重量 6-8%的錫，占合金棒總重量13-15%的鋅，余量為銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，其特征在于，銅為電解銅。
8.—種如權(quán)利要求1-6所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按照配比將銅、鋁、鐵、錫置于工頻電爐內(nèi)，加熱至1150-1350°C，待其完全熔化后保溫至 1100-1200。。；2)用石墨棒將完全熔化的合金液體充分攪拌后，在其上面覆蓋高純度鱗片狀石墨粉以防止其氧化，覆蓋厚度為10-20cm ；3)保溫50分鐘-2小時后，用德國斯派克直讀光譜儀對從爐內(nèi)取出的樣品進行三次成分檢驗，以確定其合金成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；4)重新升溫至1200-1300°C，并開啟工頻電爐的振動裝置，振動頻率設(shè)定為O.6次/秒或者I次/秒，采用水平連鑄方法鑄造成直徑為80-120mm，長度為800-1000mm的棒材；5)用銅錠銑床對毛坯銅棒進行表面加工，加工為表面光潔直徑為75-115mm，長度為 800-1000mm的合金還棒；6)退火，用箱式退火爐對擠壓后的銅棒進行退火處理，其中退火溫度為200-300°C，退火時間為1-2. 5小時；7)將退火完成的合金坯采用1200噸雙動擠壓機擠壓，合金錠加熱溫度為250-350°C， 擠壓溫度為500-600 °C，擠壓速度V=5-12mm/s，擠壓后銅棒直徑為Φ 65_102mm，長度為 1040_1560mm ;8)表面處理采用高精度車床對擠壓后的合金棒材進行車加工，使其表面光亮、兩端整齊，并得到直徑為0 60-100mm，公差為+/-0. lmm-+/-0. 2mm，長度為1000-1500mm的成品；9)對步驟8)得到的成品包裝并入庫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒的制備方法，其特征在于，銅為電解銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒，由以下組分組成占合金棒總重量13-23%的鋁，占合金棒總重量3-17%的鐵，占合金棒總重量0.5-8%的錫，占合金棒總重量1-15%的鋅，余量為銅；本發(fā)明還涉及海洋工程用高強度耐腐蝕銅基合金棒的制備方法。本發(fā)明采用在傳統(tǒng)銅基合金的基礎(chǔ)上適量的添加錫鋅等元素，并適當提高鋁的含量，由此來增強合金的抗壓強度，耐腐蝕性等，使其成為QAL9-4棒材的加強版，并且相對于QAL9-4棒材的制備方法，本發(fā)明只需要擠壓不用鍛打就能實現(xiàn)鍛打后的機械性能，因此，本發(fā)明減少了加工程序，提高生產(chǎn)效率并降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C21D8/06GK103045896SQ20131001625
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者孫飛 申請人:蘇州金倉合金新材料有限公司