1 前言
黃銅中加1%的錫能抑制黃銅脫鋅，可明顯提高合金的耐熱性，顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力，國(guó)際上廣義的泛稱“海軍黃銅”。但實(shí)踐中習(xí)慣把HSn70-1稱為海軍黃銅。在鋅飽和的“固溶體中，錫的溶解度很小，但當(dāng)鋅含量增加到一定程度時(shí)，錫的溶解度增加。少量錫能溶于a和(a+β)黃銅，提高合金的強(qiáng)度和硬度。錫還能改善黃銅的切削加工性能。
錫能溶入銅基固溶體中，起固溶強(qiáng)化作用。但是隨著含錫量的增加，合金中會(huì)出現(xiàn)脆性的r相(CuZnSn化合物)，不利于合金的塑性變形，故錫黃銅的含錫量一般在0.5%～1.5%范圍內(nèi)。常用的錫黃銅有HSn90-1，HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1等。前兩者是α合金，具有較高的塑性，可進(jìn)行冷、熱壓力加工。后兩種牌號(hào)的合金具有(α+β)兩相組織，并常出現(xiàn)少量的r相，室溫塑性不高，只能在熱態(tài)下變形。
2海軍黃銅的主要牌號(hào)[1]
國(guó)內(nèi)海軍黃銅的主要牌號(hào)有HSn90-1，HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1。HSn90-1，HSn70-1屬于α合金。HSn90-1中銅含量88.0-91.0%，錫含量0.25-0.75%，鋅余量。HSn70-1加入0.02-0.06%的砷，銅含量69.0-71.0%，錫含量0.8-1.3%，鋅余量。HSn62-1，HSn60-1是具有兩相組織的合金。HSn62-1中銅含量61.0-63.0%，錫含量0.7-1.1%，鋅余量。HSn60-1中銅含量59.0-61.0%，錫含量1.0-1.5%，鋅余量。具體見(jiàn)表1。各國(guó)海軍黃銅主要牌號(hào)的對(duì)照表見(jiàn)表2。
表1 國(guó)內(nèi)海軍黃銅成分表
3 海軍黃銅的應(yīng)用
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)海軍黃銅的廠家有西北銅加工有限公司(隸屬于白銀有色集團(tuán)股份有限公司)、洛陽(yáng)銅加工廠(隸屬于中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司)、高新張銅股份有限公司(隸屬于沙鋼股份有限公司)、浙江海量股份有限公司、長(zhǎng)沙銅鋁材有限公司、沈陽(yáng)銅興產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司、上海鑫申江銅業(yè)、桂林漓佳金屬公司等一些大型企業(yè)，產(chǎn)量在1000噸以上的企業(yè)有14家。國(guó)內(nèi)還有一些小企業(yè)，如太倉(cāng)市金倉(cāng)銅業(yè)有限公司、洛陽(yáng)市新新銅材加工廠等也生產(chǎn)海軍黃銅。
常用中國(guó)牌號(hào)錫黃銅的工藝性能和用途為[2]：
(1)HSn90-1，具有較高的耐蝕性和減摩性，導(dǎo)電性能良好，熱、冷加工性能良好，其力學(xué)性能近似簡(jiǎn)單黃銅H90，用于制作汽車和拖拉機(jī)的彈性套管、彈簧墊圈、儀表夾、端子和其他耐蝕減摩零件等。
(2)HSn70-1，含有微量砷的銅鋅錫三元系的a單相黃銅，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5232-85)分類中列為加砷黃銅。微量砷能抑制脫鋅腐蝕，進(jìn)一步提高合金的耐蝕性能。HSn70-1具有良好的力學(xué)性能，耐蝕性好，冷熱加工性優(yōu)良，可熱擠，強(qiáng)度高，用于制作換熱器和接觸腐蝕性液體的導(dǎo)管，特別廣泛應(yīng)用于內(nèi)陸熱電廠制作高強(qiáng)耐蝕的熱交換器冷凝管。近年來(lái)研究證明，向HSn70-1中添加微量0.01%硼，能更好地提高合金的耐蝕性能。HSn70-1有應(yīng)力腐蝕破裂傾向，對(duì)冷加工管材必須進(jìn)行消除應(yīng)力低溫退火。HSn70-1熱壓加工時(shí)易裂，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)的含量，鉛含量在0.03%以下，錫含量以1.0%-1.2%為宜。
(3)HSn62-1，具有良好的力學(xué)性能、切削性和焊接性，熱加工性優(yōu)，強(qiáng)度高，在海水中有較高的耐蝕性，能承受熱、冷壓力加工，在造船工業(yè)中用于制造與海水、汽油等接觸的零件。
(4)HSn60-l，有較高的耐蝕性，熱加工性好，冷加工性差，其性能近似于HSn62-1，常壓力加工成棒材和線材，在造船工業(yè)中用作焊接結(jié)構(gòu)用的焊條。
由于良好的耐海水腐蝕性能，許多銅合金己成為造船的標(biāo)準(zhǔn)材料。一般在軍艦和商船的自重中，銅和銅合金占2~%，軍艦和大部分大型商船的螺旋漿都用鋁青銅或黃銅制造。大船的螺旋漿每支重 20~25噸。伊麗莎白皇后號(hào)和瑪麗皇后號(hào)航母的螺旋漿每支重達(dá)35噸。大船沉重的尾軸、引擎和鍋爐房?jī)?nèi)也用大量用鋼和銅合金。船上的電氣設(shè)備也很復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、通訊系統(tǒng)等幾乎完全依靠銅和銅合金來(lái)工作。
4 生產(chǎn)工藝及技術(shù)難點(diǎn)
4.1生產(chǎn)工藝
工頻有鐵心感應(yīng)電爐是熔煉黃銅比較理想的熔煉設(shè)備，用木炭做覆蓋劑，爐底部放入陰極銅或廢料，熔化后，低溫加鋅，錫塊和銅砷合金，攪拌扒渣，升溫噴火，最后加磷銅，取樣成分合格后出爐，具體的海軍黃銅的熔煉生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖1。
隨著鋅含量的增加而蒸氣壓力增大，溶液中氣體的飽和度越低，，鋅的蒸發(fā)能有利于熔體中各種氣體的排出，因此“噴火”已成為所有高鋅黃銅除氣精煉的重要工藝手段。高鋅黃銅可根據(jù)噴火次數(shù)和程度判斷是否到達(dá)出爐溫度[3]。
4.2技術(shù)難點(diǎn)[4]
(1)脫鋅
在熔煉和熱加工過(guò)程中加熱溫度高，很容易脫鋅。脫鋅的預(yù)防措施主要有：制定嚴(yán)格的加熱制度，控制好加熱溫度和保溫時(shí)間，鑄錠加熱時(shí)確保每一區(qū)內(nèi)溫度分布均勻。
(2)分層、起皮等缺陷
錠坯在加熱過(guò)程中有大量的氧化皮產(chǎn)生，清除氧化皮不徹底，在下一步拉伸時(shí)把氧化皮壓入進(jìn)而產(chǎn)生起皮現(xiàn)象，所以在加熱過(guò)程中要嚴(yán)格控制錠坯加熱溫度，防止產(chǎn)生大量的氧化皮，氧化皮的清除技術(shù)有待提高。
(3)鑄造缺陷
鑄錠內(nèi)部鑄造缺陷如縮孔、縮松、偏析、內(nèi)裂紋、氣孔、夾雜物等，鑄錠表面質(zhì)量缺陷如裂縫、夾雜、凹坑、結(jié)疤等影響產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)波動(dòng)較大。
5 結(jié)論
海軍黃銅海水淡化、船舶制造、石油化工和火力發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在海水淡化設(shè)備中需要每年新增約3000-4500噸銅合金冷凝管，造船工業(yè)冷凝管用量可達(dá)30萬(wàn)噸，每年對(duì)銅合金冷凝管的需求量有5萬(wàn)噸的增長(zhǎng)[5]，主要產(chǎn)品形式是板材和管材，需求量很大，市場(chǎng)好[5]。海軍黃銅HSn70-1的市場(chǎng)價(jià)格42元/公斤，而進(jìn)口價(jià)格為62元/公斤，高鉛還軍黃銅C48500(60Cu-37.5Zn-1.8Pb-0.7Sn，參照標(biāo)準(zhǔn)ASTM B21、ASTM B283)的價(jià)格高達(dá)142元/公斤，所以利潤(rùn)空間大。
參考文獻(xiàn)
1. 趙祖德. 銅及銅合金材料手冊(cè)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1993. 217-254.
2. 吳炫禮. HSn70-1合金擠壓工藝及其擠制品常見(jiàn)缺陷研究[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，30(4)：34-37,2009.
3. 肖恩奎. 銅及銅合金熔煉與鑄造技術(shù)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2005. 42-54.
4. 熊雪峰. HSn70-1AB銅合金冷凝管的開(kāi)發(fā)與研究[J]. 湖南有色金屬，19(5)：36-38,2003.
5. 王君. 國(guó)內(nèi)外銅及銅合金冷凝管市場(chǎng)分析[J]. 中國(guó)金屬通報(bào), 16：7- 11, 2007.
聲明：
“海軍黃銅的制備及應(yīng)用” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
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