一种铜阀门的制作方法

1.本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种铜阀门。


背景技术：

2.阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，在石化、电力系统、工业、宇航等领域内起着不可或缺的作用。阀门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、非标订制阀门等。近年来随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，黄铜因其抗腐蚀性强、外观美观等特点已被广泛用于阀门领域。但是现有的黄铜材料其耐腐蚀性能仍不是很理想，在长期使用过程中易被腐蚀，影响到黄铜阀门的寿命，限制了其应用。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种铜阀门，其耐腐蚀性好，抗开裂性能优异，使用寿命长。
4.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：59.7
‑
60.8％、sn：0.25
‑
0.4％、in：0.01
‑
0.023％、pb：0.01
‑
0.1％、re：0.11
‑
0.2％、b：0.05
‑
0.1％、ti：0.023
‑
0.042％、si：0.55
‑
1.05％、al：0.28
‑
0.6％、ni：0.21
‑
0.83％、os：0.04
‑
0.11％、se：0.013
‑
0.02％、zr：0.04
‑
0.07％、te：0.05
‑
0.13％、余量为锌和不可避免的杂质。
5.优选地，所述re为la、ce、y的混合物，且la、ce、y的质量比为5
‑
12：4
‑
6：1
‑
3。
6.优选地，所述黄铜材料的组成成分中，ni、sn、si、zr的质量百分比满足以下关系式：ni/sn＝1.5
‑
2.7，ni 0.9
×
si＝0.92
‑
1.69％，si/(sn 5
×
zr)＝1.1
‑
2.2。
7.优选地，所述黄铜材料的组成成分中，re、b、ti的质量百分比满足以下关系式：0.35％≤re 3
×
b 3
×
ti≤0.48％。
8.优选地，其阀体的制备过程包括配料、熔炼、浇注得到阀坯；将得到的阀坯进行热处理；其中，所述热处理的过程包括以下步骤：以65
‑
70℃/h的升温速度升温至800
‑
900℃保温4
‑
5h，炉冷至室温；再以40
‑
55℃/h的升温速度升温至650
‑
750℃保温3
‑
4h，出炉后水淬至室温，然后以40
‑
60℃/h的升温速度升温至t℃保温tmin，出炉空冷，其中，t＝250
‑
330℃，t＝30
‑
200min。
9.优选地，所述熔炼的温度为1150
‑
1200℃。
10.优选地，t与t满足以下关系式：(t
‑
190)/t＝1.8
‑
3.5。
11.本发明所述铜阀门，其阀体由特定的黄铜材料制成，所用黄铜材料强度高、耐腐蚀性好，用其制成的阀门不易开裂，使用寿命长；所用黄铜材料中，具体选择了59.7
‑
60.8％的cu为基体，调节了材料组织中α相的含量，改善其室温、高温塑性，提高高温压力加工性能，降低阀体毛坯的断裂倾向；配合添加了特定含量的sn、in、pb、re、b、ti、si、al、ni、os、se、
zr、te、锌，通过少量多元的强化，在体系中形成了多元复杂固溶体，提高了强化效果，使所得材料的强度高、耐腐蚀性好；具体地，al、si加入体系中，在脱锌腐蚀的过程中聚集到合金表面并与氧结合生成al2o3和sio2薄膜，提高了黄铜的耐脱锌腐蚀能力；b加入体系中，同时配合加入了re、ti，并使三者的质量百分比满足关系式0.35％≤re 3
×
b 3
×
ti≤0.48％，从而发挥协同作用，能够消除柱状晶，细化合金组织，降低了加工过程中的开裂等缺陷，良品率高，同时加入的ti能与体系中的cu形成高结晶点的化合物作为非自发形核的核心，细化组织的晶粒，改善了黄铜材料的力学性能；加入了ni、sn、si、zr，并使ni、sn、si、zr的质量百分比满足关系式ni/sn＝1.5
‑
2.7，ni 0.9
×
si＝0.92
‑
1.69％，si/(sn 5
×
zr)＝1.1
‑
2.2，从而发挥四者的协同作用，赋予材料优异的脱锌及成型等性能，并使材料具有优异的耐应力腐蚀和加工性能；在制备过程中，控制了热处理的工艺参数，使得黄铜的微观组织发生了较大的变化，树枝晶变得更细小，提高了材料的强度以及延伸率，同时调节了β相的数量，且使其分布更均匀，赋予黄铜材料优异的抗脱锌腐蚀性能，使所得黄铜阀门具有优良的综合性能。
12.本发明中，通过优化阀门所用材料化学成分中的微量元素种类以及含量同时进行特定的热处理，改善了材料的抗脱锌性能和力学性能，使所得阀门抗腐蚀性好、强度高、使用寿命长。
具体实施方式
13.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
14.实施例1
15.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：59.7％、sn：0.4％、in：0.01％、pb：0.1％、la：0.11％、b：0.05％、ti：0.042％、si：0.55％、al：0.3％、ni：0.83％、os：0.08％、se：0.017％、zr：0.04％、te：0.1％、余量为锌和不可避免的杂质。
16.实施例2
17.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：60.8％、sn：0.25％、in：0.023％、pb：0.01％、y：0.2％、b：0.07％、ti：0.023％、si：1.05％、al：0.28％、ni：0.21％、os：0.04％、se：0.02％、zr：0.07％、te：0.05％、余量为锌和不可避免的杂质。
18.实施例3
19.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：60.8％、sn：0.3％、in：0.021％、pb：0.05％、la：0.12％、ce：0.04％、y：0.02％、b：0.06％、ti：0.04％、si：0.66％、al：0.6％、ni：0.45％、os：0.11％、se：0.013％、zr：0.06％、te：0.13％、余量为锌和不可避免的杂质。
20.实施例4
21.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：59.7％、sn：0.34％、in：0.015％、pb：0.1％、la：0.05％、ce：0.06％、y：0.02％、b：0.08％、ti：0.023％、si：0.9％、al：0.3％、ni：0.8％、os：0.06％、se：0.018％、zr：0.05％、te：0.07％、余量为锌和不可避免的杂质；
22.其中，其阀体的制备过程包括配料、熔炼、浇注得到阀坯；将得到的阀坯进行热处理；其中，所述热处理的过程包括以下步骤：以70℃/h的升温速度升温至800℃保温5h，炉冷至室温；再以40℃/h的升温速度升温至750℃保温3h，出炉后水淬至室温，然后以60℃/h的升温速度升温至250℃保温200min，出炉空冷。
23.实施例5
24.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：60.3％、sn：0.25％、in：0.02％、pb：0.03％、la：0.1％、ce：0.05％、y：0.03％、b：0.07％、ti：0.03％、si：0.78％、al：0.53％、ni：0.67％、os：0.1％、se：0.014％、zr：0.04％、te：0.07％、余量为锌和不可避免的杂质；
25.其中，其阀体的制备过程包括配料、熔炼、浇注得到阀坯；将得到的阀坯进行热处理；其中，所述热处理的过程包括以下步骤：以65℃/h的升温速度升温至900℃保温4h，炉冷至室温；再以55℃/h的升温速度升温至650℃保温4h，出炉后水淬至室温，然后以40℃/h的升温速度升温至330℃保温77min，出炉空冷，其中，所述熔炼的温度为1200℃。
26.实施例6
27.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：60.1％、sn：0.285％、in：0.011％、pb：0.08％、la：0.09％、ce：0.04％、y：0.01％、b：0.05％、ti：0.023％、si：0.55％、al：0.42％、ni：0.43％、os：0.06％、se：0.018％、zr：0.04％、te：0.08％、余量为锌和不可避免的杂质；
28.其中，其阀体的制备过程包括配料、熔炼、浇注得到阀坯；将得到的阀坯进行热处理；其中，所述热处理的过程包括以下步骤：以67℃/h的升温速度升温至870℃保温4.5h，炉冷至室温；再以50℃/h的升温速度升温至670℃保温3.5h，出炉后水淬至室温，然后以45℃/h的升温速度升温至250℃保温tmin，出炉空冷，其中，所述熔炼的温度为1150℃；t与t满足以下关系式：(t
‑
190)/t＝2，即t＝30min。
29.实施例7
30.本发明提出的一种铜阀门，其阀体由黄铜材料制成；所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：60.8％、sn：0.308％、in：0.015％、pb：0.1％、la：0.081％、ce：0.04％、y：0.01％、b：0.05％、ti：0.023％、si：0.95％、al：0.35％、ni：0.83％、os：0.09％、se：0.018％、zr：0.04％、te：0.11％、余量为锌和不可避免的杂质；
31.其中，其阀体的制备过程包括配料、熔炼、浇注得到阀坯；将得到的阀坯进行热处理；其中，所述热处理的过程包括以下步骤：以70℃/h的升温速度升温至830℃保温5h，炉冷至室温；再以45℃/h的升温速度升温至730℃保温3h，出炉后水淬至室温，然后以50℃/h的升温速度升温至300℃保温32min，出炉空冷，其中，所述熔炼的温度为1170℃。
32.对比例1
33.与实施例7的唯一不同仅在于：其组成成分中不含sn。
34.对比例2
35.与实施例7的唯一不同仅在于：其组成成分中不含ti。
36.对比例3
37.与实施例7的唯一不同仅在于：其组成成分中不含os。
38.对比例4
39.与实施例7的唯一不同仅在于：其组成成分中不含al。
40.对比例5
41.与实施例7的唯一不同仅在于：其组成成分中不含la。
42.对比例6
43.与实施例7的不同在于：所述黄铜材料的组成成分按质量百分比包括：cu：59.2％、sn：0.2％、in：0.005％、pb：0.15％、la：0.162％、ce：0.08％、y：0.02％、b：0.04％、ti：0.02％、si：0.45％、al：0.25％、ni：0.93％、os：0.03％、se：0.028％、zr：0.08％、te：0.2％、余量为锌和不可避免的杂质；其余与实施例7一致。
44.对比例7
45.与实施例7的不同在于：在制备过程中，所述热处理的过程包括以下步骤：以60℃/h的升温速度升温至830℃保温5h，炉冷至室温；再以35℃/h的升温速度升温至730℃保温3h，出炉后水淬至室温，然后以65℃/h的升温速度升温至300℃保温32min，出炉空冷；其余与实施例7相同。
46.对比例8
47.与实施例7的不同在于：在制备过程中，所述热处理的过程包括以下步骤：以70℃/h的升温速度升温至730℃保温5h，炉冷至室温；再以45℃/h的升温速度升温至760℃保温3h，出炉后水淬至室温，然后以50℃/h的升温速度升温至350℃保温25min，出炉空冷；其余与实施例7相同。
48.对本发明实施例1
‑
7以及对比例1
‑
8中的黄铜材料进行性能检测，其中，力学性能按gb/t228
‑
2010进行测试，拉伸试样为25mm，在wd
‑
p4204拉伸试验机上进行测试；经测试可知，本发明黄铜材料的抗拉强度≥481mpa，而对比例1
‑
8的抗拉强度均≤443mpa；抗脱锌测试按照iso6509
‑
1981的标准进行，经测试可知，实施例1
‑
7材料的平均脱锌深度≤101μm，而对比例1
‑
8的平均脱锌深度为128
‑
137μm。
49.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。