一种高强度耐腐蚀铜阀门

文档序号：128747 发布日期：2021-10-22 浏览：28次 >En<

阅读说明：本技术 一种高强度耐腐蚀铜阀门 (High-strength corrosion-resistant copper valve ) 是由刘逢高峰于 2021-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高强度耐腐蚀铜阀门,其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：9.6-10.9％、Fe：2.5-3.3％、Mn：11.3-14.5％、Ni：1.4-2％、Zn：2.3-3.6％、Sr：0.035-0.042％、Ti：0.05-0.067％、B：0.003-0.01％、Gd：0.08-0.15％、Zr：0.1-0.12％、Mo：0.03-0.12％、Nb：0.04-0.15％、Y：0.01-0.05％、La：0.01-0.05％、余量为铜和不可避免的杂质。本发明提出的高强度耐腐蚀铜阀门,其强度高,耐腐蚀性好,耐磨性能优异,使用寿命长。(The invention discloses a high-strength corrosion-resistant copper valve, which comprises the following components in percentage by weight: al: 9.6-10.9%, Fe: 2.5-3.3%, Mn: 11.3-14.5%, Ni: 1.4-2%, Zn: 2.3-3.6%, Sr: 0.035 to 0.042%, Ti: 0.05-0.067%, B: 0.003-0.01%, Gd: 0.08-0.15%, Zr: 0.1-0.12%, Mo: 0.03 to 0.12%, Nb: 0.04-0.15%, Y: 0.01-0.05%, La: 0.01-0.05%, and the balance of copper and inevitable impurities. The high-strength corrosion-resistant copper valve provided by the invention has the advantages of high strength, good corrosion resistance, excellent wear resistance and long service life.)

一种高强度耐腐蚀铜阀门

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种高强度耐腐蚀铜阀门。

背景技术

阀门是管路流体输送系统中控制部件，其具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。阀门的品种和规格相当繁多，根据材质可分为铸铁阀门、铸钢阀门、不锈钢阀门、铬钼钢阀门、铬钼钒钢阀门、双相钢阀门、塑料阀门等。铜合金阀门具有优异的耐腐蚀性，目前已在很多领域得到了充分应用，但是现有的铜阀门也存在着强度低、耐磨能力欠佳的缺陷，导致阀门的使用寿命较短，限制了其应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度耐腐蚀铜阀门，其强度高，耐腐蚀性好，耐磨性能优异，使用寿命长。

本发明提出的一种高强度耐腐蚀铜阀门，其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：9.6-10.9％、Fe：2.5-3.3％、Mn：11.3-14.5％、Ni：1.4-2％、Zn：2.3-3.6％、Sr：0.035-0.042％、Ti：0.05-0.067％、B：0.003-0.01％、Gd：0.08-0.15％、Zr：0.1-0.12％、Mo：0.03-0.12％、Nb：0.04-0.15％、Y：0.01-0.05％、La：0.01-0.05％、余量为铜和不可避免的杂质。

优选地，其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：9.9％、Fe：2.8％、Mn：12.3％、Ni：1.8％、Zn：3.2％、Sr：0.038％、Ti：0.055％、B：0.008％、Gd：0.09％、Zr：0.105％、Mo：0.08％、Nb：0.09％、Y：0.035％、La：0.04％、余量为铜和不可避免的杂质。

优选地，其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：10.1％、Fe：3％、Mn：14％、Ni：1.7％、Zn：3.1％、Sr：0.04％、Ti：0.06％、B：0.008％、Gd：0.12％、Zr：0.108％、Mo：0.09％、Nb：0.07％、Y：0.01％、La：0.03％、余量为铜和不可避免的杂质。

优选地，所述阀体的制备工艺包括熔炼、浇注并将浇注后的阀坯进行热处理；所述热处理包括以下步骤：

S1、将阀坯在870-880℃下保温2-4h，出炉后水冷至室温，在430-450℃下保温1-3h，出炉后水冷至室温，再在950-970℃下保温10-20min，水冷至室温得到一次处理件；

S2、将一次处理件在压力为2-3GPa、温度为750-800℃的条件下保温t1 min，然后在压力为4-6GPa，温度为850-900℃的条件下保温t2min，保压冷却至室温得到二次处理件；其中，t1+t2＝15-25min，且t1≥t2；

S3、将二次处理件在870-880℃保温0.5-1.2h，出炉后水冷至室温，在480-550℃下保温0.5-2h，水冷至室温。

优选地，在S1中，所述水冷所用水为温度为40-55℃的水。

优选地，在S2中，t1＝15min，t2＝5min。

本发明所述高强度耐腐蚀铜阀门，其具体选择了特定的Al、Fe、Mn、Ni、Zn、Sr、Ti、B、Gd、Zr、Mo、Nb、Y、La加入基体中，并优化了各元素的含量以及热处理工艺，同时发挥沉淀强化、固溶强化和细晶强化等效应，使得到的阀门强度高、抗磨损性好、耐腐蚀性能优异，使用寿命长；具体地，适当提高了铝的含量，具体使其为9.6-10.9％，同时使Mn为11.3-14.5％，调节了体系中β单相组织的含量，且使组织细小且致密，合金强度、韧性和塑性均优异；具体控制Fe的含量为2.5-3.3％，并加入了Y、La等进行多元合金化，改变了基体的组织结构，细化了晶粒，提高了材料的耐磨性；Ti、B、Sr联合加入到合金中，发挥协同作用，保持了基体的相组成，同时形成了TiB₂、TiAl等高熔点物相，起到非均质形核作用，细化合金组织，使相分布更加均匀，同时在合金凝固后的冷却过程中与Cu形成固溶体和金属间化合物，强化合金，并能有效净化熔体、提高元素的分布均匀性，改善了材料的硬度、耐腐蚀性和耐摩擦性能；Mo、Ni和Nb分别按照0.03-0.12％、1.4-2％、0.04-0.15％的含量加入体系中，具有最佳的协同作用，能弥散分布于基体中，起到形核点和弥散强化作用，提高了阀门的耐腐蚀性和强度；在阀体的热处理过程中，首先在不同的温度下进行了三次保温，使体系中的合金元素和化合物以颗粒细小、分布均匀的化合物析出，通过弥散强化作用提高了材料的力学性能，之后再在高压下进行了两次保温处理，并控制保温的时间，增大了组织内的缺陷，降低了晶核形成所需的能量，提高了晶粒的形成率，并抑制了晶粒的长大，为之后处理过程中晶核的形核提供了有利的部位，之后再进行两次保温处理，形成了更加细小且形貌好的晶核，使得到的合金缺陷少，组织更加致密，得到的阀体强度、耐磨性和抗腐蚀性能均优异。

本发明中的阀门其阀体材质致密，气孔率小，强度高，抗拉强度和屈服强度分别达到817MPa和467MPa以上，耐磨性优异，耐腐蚀性好，使用寿命长。

对本发明中的阀门阀体进行性能检测，其硬度达到229HV以上，断后伸长率≥16.9％；按国标GB 10124-88(均匀腐蚀试验方法)进行检测，其在3.5％NaCl(试验温度为20℃)溶液中的均匀腐蚀速率≤0.021mm/a；在高频往复摩擦磨损试验机上(频率20Hz，载荷1N，时间10min，冲程0.8～1mm，摩擦对偶件为直径4mm的Si₃N₄球)，在3.5％NaCl溶液中的摩擦系数≤0.02。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种高强度耐腐蚀铜阀门，其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：10.9％、Fe：2.5％、Mn：14.5％、Ni：1.4％、Zn：2.9％、Sr：0.035％、Ti：0.067％、B：0.003％、Gd：0.15％、Zr：0.1％、Mo：0.09％、Nb：0.09％、Y：0.01％、La：0.05％、余量为铜和不可避免的杂质。

实施例2

本发明提出的一种高强度耐腐蚀铜阀门，其阀体的组成成分按重量百分比包括：Al：9.6％、Fe：3.3％、Mn：11.3％、Ni：1.9％、Zn：3.6％、Sr：0.042％、Ti：0.05％、B：0.01％、Gd：0.08％、Zr：0.12％、Mo：0.03％、Nb：0.15％、Y：0.05％、La：0.01％、余量为铜和不可避免的杂质；