新型无镍白铜的开发及性能的研究

题名:新型无镍白铜的开发及性能的研究
作者:肖翔鹏
学位授予单位:江西理工大学
关键词:颜色;;Cu-Mn-Zn;;无镍白铜;;稀土;;正交实验;;抗拉强度;;伸长率
摘要:
 白铜是以镍为主要合金元素的铜合金,白铜不仅具有银白色的外观,而且具有优良的耐蚀性
和良好的力学性能及工艺性能,长期rare earth magnets以来被广泛用作弹性元件和与人体皮肤接触的拉链、眼睛架、硬
币等物品。由于镍对人体有致敏甚至致癌的影响,越来越多的国家开始限制甚至禁止使用含镍合金材
料制造与人体接触的产品,目前白铜正面临严峻的挑战,特别是2002年9月12日在Nature上报导了锌白
铜(Cu-Ni-Zn合金)材质的欧元硬币中的Ni引起皮疹和水疱后,Ni过敏问题更引起全社会的广泛关注。
因此开发新型的无镍白色铜合金(简称“无镍白铜”)显得尤为重要。
 高贵典雅的银白色金属光
泽是白铜的重要特征之一,因此,新型的“无镍白铜”除了具备常规的使用性能和工艺性能之外,还必
须满足颜色方面的要求。本文以Cu-Mn-Zn合金为研究对象,以无镍白色铜合金开发为研究目标,综合
考虑材料的使用性能加工性能和成本等因素,开发了Cu-Mn-Zn系列无镍白色铜合金。该系列合金不含
镍元素,不会对人体有致敏和致癌的影响。不含贵重元素,合金成分都是采用我国富有的元素。利用
锰的“漂白”或“褪色”的作用充分发挥锌提高合金明度、降低红色成分和改善熔铸性能的优点;加
入能进一步改善合金性能的铝元素,严格控制碳含量,从而形成了Cu-Mn-Zn系列无镍白色铜合金。定
量研究了Cu-Mn-Zn三元合金的颜色特征探讨了Mn、Zn和Al等合金元素对颜色和色泽稳定性能的影响,
开发出综合性能优良的新型Cu-Mn-Zn-Al系列无镍白色铜合金。
 本文还对添加不同稀土Ce
的Cu-Mn-Zn-Al合金进行加工工艺、性能及耐蚀性能的研究。对熔炼出来的合格铸锭进行热轧,用正
交实验法研究合金的退火温度及保温时间。通过对合金材料组织与性能进行了大量的综合实验,确定
最佳工艺。探讨稀土Ce对Cu-Mn-Zn-Al合金组织、性能及耐蚀性能的影响,得到了最佳的稀土添加量
。研究结论如下:
 通过元素对合金颜色和性能影响的正交实验,Cu-12Mn-8Zn-Al组织性能优
良。稀土Cu-12Mn-8Zn-Al合金热轧时,铸锭开坯温度为850℃,保温时间1h;中间退火温度为750℃,保
温时间2h。经过两次冷轧得到约0.3mm的带材。通过对正交实验数据及对合金金相的分析:合金(含
0.04Wt% Ce)按工艺(第一http://www.chinamagnets.biz/次退火为750℃×2h,第二次退火为700℃×2h。)处理后带材的综合性能最
佳,其抗拉强度为567.4MPa,伸长率为4.7%,洛氏硬度为85HRB。
 试验证明:适量稀土元素Ce的加入能
净化合金的基体和晶界、细化晶粒、提高合金的抗拉强度和提高合金的耐蚀性。稀土Cu-12Mn-8Zn-
Al在颜色和性能上达到了锌白铜的指标,可以在生产中使用这种低成本的合金来代替锌白铜。
学位年度:2010