CN110592421B - 铜合金、铜合金板材及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料领域，具体公开了一种铜合金、铜合金板材及其制备方法和应用，所述铜合金具有良好的抗腐蚀性能，通过将微量钛元素与金属铜熔炼为合金，通过热处理工艺以及在由氩气和氢气组成的混合气体中退火使Ti偏析到合金表面，进而使金属铜表面附着TiO₂复合膜，因此能够很好的保护内部金属铜不与周围氧、水蒸气等反应，进而实现提高以铜为主要原材料的汽车零部件的表面抗氧化能力，无需使用电镀方法进行防腐，性能优良，解决了现有铜制品因采用电镀防腐而造成环境污染的技术问题。

Description

铜合金、铜合金板材及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体是一种铜合金、铜合金板材及其制备方法和应用。

背景技术

在当前社会经济的发展中，金属铜材料因为其优良的力学性能和物理性能，被广泛应用在车辆、机床、热能、化工、航空航天、建筑、电子等行业的部件和零件的制造中。然而，由金属铜材料制成的铜制品大多在大气环境中使用，由于其化学性质比较活泼，容易与周围介质如水和氧气产生氧化作用而引起腐蚀或锈蚀，从而给人们造成损失。

汽车零部件中有许多是铜制品，为了减少铜制品因腐蚀而导致的损失，一个有效的方法是采用电化学方法在铜表面电镀覆盖一层不活泼的金属，采用电化学方法在铜表面电镀覆盖一层不活泼的金属的生产过程中，会使用电镀化学品，由此会产生对环境造成污染的槽液、槽渣以及废水、污泥。

但是，以上电镀生产过程中产生的槽液和槽渣会造成环境污染，不利于保护环境和实现可持续发展，因而急需开发一种可替代性的、既能保护环境又能实现可持续发展的金属铜防腐方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜合金、铜合金板材及其制备方法和应用，旨在解决上述背景技术中提出的现有铜制品因采用电镀防腐而造成环境污染的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铜合金，其是含有0.2-2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

作为本发明进一步的方案：所述铜合金在气压为101.325kPa且温度为400℃的空气中恒温氧化2h的增重量为0.4-2.5mg/cm²。

一种上述的铜合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取粒状的金属钛与粒状的金属铜进行混合，得混合料；

将所述混合料在氩气气氛下进行熔炼3-5次，得合金样品；所述熔炼为将所述混合料在所述氩气气氛下加热熔化至液体，并在所述液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，以重复下一次的熔炼；

将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800-820℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4-5；在熔炼金属铜时通过添加稀有金属钛，通过一系列热处理工艺使其在铜表面生成Cu-TiO₂复合物附着膜，提高以铜为主要原材料的汽车零部件表面的抗氧化能力，提供了一种提高金属表面抗氧化能力的方法，无需使用电镀方法进行防腐，是一种可替代性的、既能保护环境又能实现可持续发展的金属铜防腐方法。

作为本发明再进一步的方案：所述粒状的金属钛的规格是直径为2.9-3.1mm、高为4.9-5.1mm的圆柱，所述粒状的金属铜的规格是直径为2.9-3.1mm、高为4.9-5.1mm的圆柱，所述粒状的金属钛与粒状的金属铜的纯度均不小于99.99％。

作为本发明再进一步的方案：所述氩气气氛为通过除氧操作来实现的无氧环境，所述除氧操作包括：

混合料置于熔炼炉内后对炉体进行抽气至气压为90-100kPa，再通入氩气3-5min，所述氩气的通入流量为3000-6000cm³/min；

氩气通入完成后对预先放置的钛锭进行熔炼8-10次，以除去所述熔炼炉中的氧气，所述钛锭位于所述熔炼炉中的坩埚内，所述钛锭的熔炼采用常规的熔炼方法进行。

一种采用上述的铜合金的制备方法制备得到的铜合金。

一种铜合金板材，部分或全部包含上述的铜合金。

一种铜合金板材的制备方法，包括以下步骤：

将上述的铜合金进行热轧制成板材样品；

将所述板材样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；其中，所述退火的退火温度为800-820℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4-5。

所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用。

所述的铜合金板材在制备汽车配件中的应用。

需要说明的是，所述混合料的熔炼可以是采用真空熔炼炉，也可以是采用传统的熔炼炉来实现，当采用传统的熔炼炉时，如果制备的合金样品量较大，可以通过传统的熔炼炉将配好的物料融化后浇铸，冷却后将上层浮渣等去除即可。此外，所述混合料的熔炼还可用真空电弧炉进行熔炼，通过辉光放电使混合料熔化成液体并调质，反复熔炼5-8次，每次熔炼5min左右即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备的铜合金具有良好的抗腐蚀性能，通过将微量钛元素与金属铜熔炼为合金，通过热处理工艺以及在由氩气和氢气组成的混合气体中退火使Ti偏析到合金表面，进而使金属铜表面附着TiO₂复合膜，因此能够很好的保护内部金属铜不与周围氧、水蒸气等反应，进而实现提高以铜为主要原材料的汽车零部件的表面抗氧化能力，无需使用电镀方法进行防腐，性能优良，解决了现有铜制品因采用电镀防腐而造成环境污染的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例铜合金的氧化增重曲线图。

图2为本发明实施例铜合金退火后的合金表面SEM(Scanning ElectronMicroscope，扫描电子显微镜)表征图。

图3为本发明实施例铜合金退火后的合金表面EBSD(Electron BackscatteredDiffraction，电子背散射衍射)表征图。

图4为本发明实施例铜合金中铜、钛和氧元素SIMS(Secondary Ion MassSpectroscopy，二次离子质谱)表征结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种铜合金，其是含有0.2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法，步骤如下：

1)将0.2g粒状的纯度为99.99％的钛与99.8g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合，得混合料，其中，钛为直径3mm、高为5mm的圆柱，纯铜规格与之相同，需要注意的是，熔炼必须使用块状或粒状样品，一则是块状或粒状样品易于均匀融化，二则是因为本发明实施例所需要的样品纯度较高，所以使用的熔炼炉为氩气保护气真空熔炼炉，该熔炼炉熔炼时瞬间高温，会使粉末状样品挥发，易发生危险；

2)将所述混合料置于真空熔炼炉样品室中，然后将炉体抽至低真空，可以是80-100kPa，这里优选80kPa，然后通入高纯氩气(纯度≥99.999％)，高纯氩气通入流量为3000-6000cm³/min，通气时间为3-5min，气压为1个标准大气压；

3)由于真空熔炼炉内共四个用于放置样品的坩埚，将焊机(型号为WS-IGBT手工钨极氩弧焊机)的焊枪对准熔炼室正中央坩埚中的钛锭(预先放置的钛锭，为标准除氧样品)，开动焊机，启动焊枪(电流为3-5A)，根据真空熔炼炉使用手册，反复熔炼8-10次钛锭，以除净熔炼炉中可能残余的氧，将焊枪移到放有混合料的坩埚中，即除熔炼室正中央坩埚外的坩埚，然后启动焊枪(电流3-5A)，在氩气气氛下反复熔炼混合料3-5次，得合金样品，每次熔炼40-60s，确保混合料完全被熔融至液体，在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，即利用机械手将所述合金锭翻到背面，重复上述操作，即将所述合金锭在氩气气氛下进行熔炼至液体，并在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将合金锭翻转，以重复下一次的熔炼，需要注意的是，在熔炼时注意开动磁搅拌，根据物料熔融状况调节磁搅拌档位，使得合金样品混合均匀，性能良好；

4)将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4。

在本实施例中，也可以是将制备好的合金样品直接通过轧机轧成厚度为0.5mm的薄金属板(此厚度轧机能够达到的极限值，也可以是其他的厚度)，通过直径为5mm的打孔器制备成金属圆片作为板材样品(该尺寸方便后续试验来进行热重分析，热重分析测量时坩埚的常见尺寸为Φ5mm)，当然，也可以根据生产需要制成不同尺寸和形状的板材，例如制成矩形、弧形、梯形、三角形等形状，厚度可以是0.5mm、1mm、10mm等大小。

在本实施例中，将直接通过轧机制备好的板材样品通过由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，制成铜合金板材，所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，这里选用的所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，需要说明的是，所述混合气体中含氢气比例越高，除氧以及还原效果越好，根据实验室安全守则，选择氩气与氢气的质量比为1:4的混合气体为本说明实施例的退火气体，因为氢气含量过低则退火效果较差，含量过高，则相对较危险，具体的，在退火时，需要首先在退火炉内以800℃保温1440min，并在程序控制下用1440min降温至100℃后随炉冷却至室温，所述混合气体的气体通入量为50cm³/min。

本实施例中，所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用，可以是将铜合金制成汽车零部件，汽车零部件表面具有抗氧化能力，所述的铜合金板材在制备汽车配件中的应用，可以是将铜合金板材制成汽车配件，汽车配件表面具有抗氧化能力。

实施例2

一种铜合金，其是含有2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法，步骤如下：

1)将2g粒状的纯度为99.99％的钛与98g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合，得混合料，其中，钛为直径3mm、高为5mm的圆柱，纯铜规格与之相同，需要注意的是，熔炼必须使用块状或粒状样品，一则是块状或粒状样品易于均匀融化，二则是因为本发明实施例所需要的样品纯度较高，所以使用的熔炼炉为氩气保护气真空熔炼炉，该熔炼炉熔炼时瞬间高温，会使粉末状样品挥发，易发生危险；

2)将所述混合料置于真空熔炼炉样品室中，然后将炉体抽至低真空，可以是-10.1325kPa，然后通入高纯氩气(纯度≥99.999％)，高纯氩气通入流量为6000cm³/min，通气时间为5min，气压为1个标准大气压；

3)由于真空熔炼炉内共四个用于放置样品的坩埚，将焊机(型号为WS-IGBT手工钨极氩弧焊机)的焊枪对准熔炼室正中央坩埚中的钛锭(预先放置的钛锭，为标准除氧样品)，开动焊机，启动焊枪(电流为5A)，根据真空熔炼炉使用手册，反复熔炼10次钛锭，以除净熔炼炉中可能残余的氧，将焊枪移到放有混合料的坩埚中，即除熔炼室正中央坩埚外的坩埚，然后启动焊枪(电流5A)，在氩气气氛下反复熔炼混合料5次，得合金样品，每次熔炼60s，确保混合料完全被熔融至液体，在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，即利用机械手将所述合金锭翻到背面，重复上述操作，即将所述合金锭在氩气气氛下进行熔炼至液体，并在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将合金锭翻转，以重复下一次的熔炼，需要注意的是，在熔炼时注意开动磁搅拌，根据物料熔融状况调节磁搅拌档位，使得合金样品混合均匀，性能良好；

4)将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:5，这里选用的所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:5，具体的，在退火时，需要首先在退火炉内以800℃保温1440min，并在程序控制下用1440min降温至100℃后随炉冷却至室温，所述混合气体的气体通入量为50cm³/min。

本实施例中，所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用，可以是将铜合金制成汽车零部件，汽车零部件表面具有抗氧化能力。

实施例3

一种铜合金，其是含有1wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法，步骤如下：

1)将1g粒状的纯度为99.99％的钛与99g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合，得混合料，其中，钛为直径3mm、高为5mm的圆柱，纯铜规格与之相同，需要注意的是，熔炼必须使用块状或粒状样品，一则是块状或粒状样品易于均匀融化，二则是因为本发明实施例所需要的样品纯度较高，所以使用的熔炼炉为氩气保护气真空熔炼炉，该熔炼炉熔炼时瞬间高温，会使粉末状样品挥发，易发生危险；

2)将所述混合料置于真空熔炼炉样品室中，然后将炉体抽至低真空，可以是-80kPa，然后通入高纯氩气(纯度≥99.999％)，高纯氩气通入流量为3000cm³/min，通气时间为3min，气压为1个标准大气压，然后将所述混合料在氩气气氛下进行熔炼3次，得合金样品，每次熔炼40s，确保混合料完全被熔融至液体，在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，即利用机械手将所述合金锭翻到背面，重复上述操作，即将所述合金锭在氩气气氛下进行熔炼至液体，并在液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将合金锭翻转，以重复下一次的熔炼，需要注意的是，在熔炼时注意开动磁搅拌，根据物料熔融状况调节磁搅拌档位，使得合金样品混合均匀，性能良好；

3)将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，在退火时，需要首先在退火炉内以800℃保温1440min，并在程序控制下用1440min降温至100℃后随炉冷却至室温，所述混合气体的气体通入量为50cm³/min。

本实施例中，在熔炼金属铜时通过添加稀有金属钛，通过一系列热处理工艺使其在铜表面生成Cu-TiO₂复合物附着膜，提高以铜为主要原材料的汽车零部件表面的抗氧化能力，提供了一种提高金属表面抗氧化能力的方法，无需使用电镀方法进行防腐，是一种可替代性的、既能保护环境又能实现可持续发展的金属铜防腐方法，所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用，可以是将铜合金制成汽车零部件，汽车零部件表面具有抗氧化能力。

实施例4

将实施例3制备的铜合金直接通过轧机轧成厚度为0.5mm的薄金属板(此厚度轧机能够达到的极限值，也可以是其他的厚度)，通过直径为5mm的打孔器制备成金属圆片作为板材样品(该尺寸方便后续试验来进行热重分析，热重分析测量时坩埚的常见尺寸为Φ5mm)，当然，也可以根据生产需要制成不同尺寸和形状的板材，例如制成矩形、弧形、梯形、三角形等形状，厚度可以是0.5mm、1mm、10mm等大小。

在本实施例中，将直接通过轧机制备好的板材样品通过由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，制成铜合金板材，所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，这里选用的所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，需要说明的是，所述混合气体中含氢气比例越高，除氧以及还原效果越好，根据实验室安全守则，选择氩气与氢气的质量比为1:4的混合气体为本说明实施例的退火气体，因为氢气含量过低则退火效果较差，含量过高，则相对较危险，具体的，在退火时，需要首先在退火炉内以800℃保温1440min，并在程序控制下用1440min降温至100℃后随炉冷却至室温，所述混合气体的气体通入量为50cm³/min。

在本实施例中，通过轧机制备的板材样品的条件，作为代表性的制造条件，热轧条件为温度是800℃，压缩比是90％，冷轧条件为温度是20℃，压缩比是30％。

本实施例中，所述的铜合金板材在制备汽车配件中的应用，可以是将铜合金板材制成汽车配件，汽车配件表面具有抗氧化能力。

实施例5

一种铜合金，其是含有0.2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金，所述铜合金在气压为101.325kPa且温度为400℃的空气中恒温氧化2h的增重量为2.5mg/cm²。

一种上述的铜合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取粒状的金属钛与粒状的金属铜进行混合，得混合料；

将所述混合料在氩气气氛下进行熔炼3-5次，得合金样品；所述熔炼为将所述混合料在所述氩气气氛下加热熔化至液体，并在所述液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，以重复下一次的熔炼；

将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为820℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:5；在熔炼金属铜时通过添加稀有金属钛，通过一系列热处理工艺使其在铜表面生成Cu-TiO₂复合物附着膜，提高以铜为主要原材料的汽车零部件表面的抗氧化能力，提供了一种提高金属表面抗氧化能力的方法，无需使用电镀方法进行防腐，是一种可替代性的、既能保护环境又能实现可持续发展的金属铜防腐方法。

在本实施例中，所述粒状的金属钛的规格是直径为3mm、高为5mm的圆柱，所述粒状的金属铜的规格是直径为3mm、高为5mm的圆柱，所述粒状的金属钛与粒状的金属铜的纯度均不小于99.99％。

在本实施例中，所述氩气气氛为通过除氧操作来实现的无氧环境，所述除氧操作包括：

混合料置于熔炼炉内后对炉体进行抽气至气压为90-100kPa，再通入氩气3-5min，所述氩气的通入流量为3000-6000cm³/min；

氩气通入完成后对预先放置的钛锭进行熔炼8-10次，以除去所述熔炼炉中的氧气，所述钛锭位于所述熔炼炉中的坩埚内，所述钛锭的熔炼采用常规的熔炼方法进行。

本实施例中，所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用，可以是将铜合金制成汽车零部件，汽车零部件表面具有抗氧化能力。

实施例6

一种铜合金，其是含有0.2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法，步骤如下：

1)将0.2g粒状的纯度为99.99％的钛与99.8g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合，得混合料，其中，钛为直径3mm、高为5mm的圆柱，纯铜规格与之相同，需要注意的是，熔炼必须使用块状或粒状样品，一则是块状或粒状样品易于均匀融化，二则是因为本发明实施例所需要的样品纯度较高，所以使用的熔炼炉为氩气保护气真空熔炼炉，该熔炼炉熔炼时瞬间高温，会使粉末状样品挥发，易发生危险；

2)将所述混合料置于真空熔炼炉样品室中，然后将炉体抽至低真空，然后通入高纯氩气(纯度≧99.999％)，高纯氩气通入流量为3000-6000cm³/min，通气时间为3-5min，气压为1atm，即1个标准大气压，所述低真空是-0.1atm；

3)由于真空熔炼炉内共四个用于放置样品的坩埚，将焊机(型号为WS-IGBT手工钨极氩弧焊机)的焊枪对准真空熔炼炉的熔炼室正中央坩埚中的钛锭(预先放置的钛锭，为标准除氧样品)，开动焊机，启动焊枪(电流为3-5A)，根据真空熔炼炉使用手册，反复熔炼8-10次钛锭，利用钛锭高温对氧的亲和性，以除净熔炼炉中可能残余的氧，将焊枪移到放有混合料的坩埚中，即除熔炼室正中央坩埚外的坩埚，然后启动焊枪(电流3-5A)，在氩气气氛下反复熔炼混合料3-5次，得合金样品；其中，每次熔炼40-60s，确保混合料完全被熔融至液体，在液体混合均匀后进行降温得到合金锭，再将所述合金锭翻转，即利用机械手将所述合金锭翻到背面，重复上述操作，即将所述合金锭在氩气气氛下进行熔炼至液体，并在液体混合均匀后进行降温得到合金锭，再将合金锭翻转，以重复下一次的熔炼，需要注意的是，在熔炼时注意开动磁搅拌，根据物料熔融状况调节磁搅拌档位，使得合金样品混合均匀，性能良好；

4)将所述合金样品通过轧机轧成厚度为0.5mm的薄金属板(此厚度轧机能够达到的极限值，也可以是其他的厚度)，通过直径为5mm的打孔器制备成金属圆片作为板材样品(该尺寸方便后续试验来进行热重分析，热重分析测量时坩埚的常见尺寸为Φ5mm)；

5)将制备好的板材样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，这里选用的所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4，需要说明的是，所述混合气体中含氢气比例越高，除氧以及还原效果越好，根据实验室安全守则，选择氩气与氢气的质量比为1:4的混合气体为本说明实施例的退火气体，因为氢气含量过低则退火效果较差，含量过高，则相对较危险，具体的，在退火时，需要首先在退火炉内以800℃保温1440min，并在程序控制下用1440min降温至100℃后随炉冷却至室温，所述混合气体的气体通入量为50cm³/min。

实施例7

一种铜合金，其是含有1wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法与实施例6相比，除了“将0.2g粒状的纯度为99.99％的钛与99.8g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合”改为“将1g粒状的纯度为99.99％的钛与99g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合”，其他与实施例6相同。

实施例8

一种铜合金，其是含有2wt％的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金。

本实施例中，所述铜合金的制备方法与实施例6相比，除了“将0.2g粒状的纯度为99.99％的钛与99.8g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合”改为“将2g粒状的纯度为99.99％的钛与98g粒状的纯度为99.99％的纯铜混合”，其他与实施例6相同。

实施例9

将实施例6与实施例8中制备的铜合金进行抗氧化能力检测，同时以纯铜作为对照组进行对比，具体的，通过将待检测的试验进行热重分析，氧化前的重量记为m₁，在气压为101.325kPa且温度为400℃的空气条件下进行恒温氧化2h后的重量记为m₂，则增重量△m＝m₂-m₁，通过热重分析获得氧化增重曲线，具体如图1所示。从图1中可以看出，实施例6制备的铜合金的氧化增重曲线用0.2％wtCuTi表示，实施例8制备的铜合金的氧化增重曲线用2％wtCuTi表示，纯铜作为对照组的氧化增重曲线用Pure Cu表示，其中，实施例6与实施例8中制备的铜合金的增重量均在0.4-2.5mg/cm²范围，远小于纯铜的4.5mg/cm²，说明与纯铜相比，经退火后的铜合金的抗氧化能力均明显增强。而且，在实验温度范围内，纯铜的增重曲线变化最大，氧化2h后增加了4.5mg/cm²，而实施例8制备的铜合金的增重曲线最平缓，氧化2h后增重量仅为0.4mg/cm²，主要是因为在基体表面形成了致密、稳定、均匀的TiO₂保护性氧化膜，将金属基体与气相氧隔离开阻止合金的进一步氧化以减少增量。

实施例10

对实施例8中制备的铜合金进行SEM表征，具体的SEM表征图如图2所示，说明退火后铜合金表面Ti元素偏聚，形成TiO₂薄膜，因而铜合金的抗氧化性得到提高。

实施例11

对实施例8中制备的铜合金进行EBSD表征，具体的EBSD表征图如图3所示，结合图2的结果，说明退火后铜合金表面Ti元素偏聚，形成TiO₂薄膜，因而铜合金的抗氧化性得到提高。

实施例12

对实施例7中制备的铜合金进行铜、钛和氧元素SIMS表征，具体的SIMS表征结果如图4所示，在初始阶段，Ti的信号强度比较强，而Cu和O的信号强度相对较弱，说明元素Ti通过偏析作用，主要以TiO₂形式附着在合金表面。随着溅射深度加深，Ti和O的信号强度逐渐减弱，而Cu的信号强度逐渐趋于平稳，说明该深度内主要包括合金表面的TiO₂及中间的Cu-Ti混合物过渡层，到Ti信号强度和Cu的信号强度降至平稳时，说明该深度已到达Cu的基体。

本发明有益效果是，本发明制备的铜合金具有良好的抗腐蚀性能，通过将微量钛元素与金属铜熔炼为合金，通过一系列热处理工艺使金属铜表面附着TiO₂复合膜，TiO₂复合膜具有高熔点(1840℃)，具有不溶于水、盐酸、硝酸和稀硫酸的特点，因此能够很好的保护内部金属铜不与周围氧、水蒸气等反应，进而实现提高以铜为主要原材料的汽车零部件的表面抗氧化能力，避免导致汽车零部件可靠性下降，进而导致成本提高；同时，通过在氩气氢气混合气体中退火使Ti偏析到合金表面，由于Ti极易与氧结合，所以合金中的Ti与退火气氛中极少量的残余氧结合形成性能稳定的TiO₂，即在基体铜的表面附着性能稳定的Cu-TiO₂附着膜，保证了汽车零部件及其他金属构件产品的可靠性，性能优良，降低了成本，解决了现有铜制品因采用电镀防腐而造成环境污染的技术问题，具有广阔的市场前景。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种铜合金，其特征在于，其是含有0.2-2wt%的Ti、剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的铜合金；所述铜合金在气压为101.325kPa且温度为400℃的空气中恒温氧化2h的增重量为0.4-2.5mg/cm²；所述的铜合金的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取粒状的金属钛与粒状的金属铜进行混合，得混合料；所述粒状的金属钛的规格是直径为2.9-3.1mm、高为4.9-5.1mm的圆柱，所述粒状的金属铜的规格是直径为2.9-3.1mm、高为4.9-5.1mm的圆柱，所述粒状的金属钛与粒状的金属铜的纯度均不小于99.99%；

将所述混合料在氩气气氛下进行熔炼3-5次，得合金样品；所述熔炼为将所述混合料在所述氩气气氛下加热熔化至液体，并在所述液体混合均匀后进行冷却得到合金锭，再将所述合金锭翻转，以重复下一次的熔炼；所述氩气气氛为通过除氧操作来实现的无氧环境，所述除氧操作包括：混合料置于熔炼炉内后对炉体进行抽气至气压为90-100kPa，再通入氩气3-5min，所述氩气的通入流量为3000-6000cm³/min；氩气通入完成后对预先放置的钛锭进行熔炼，以除去所述熔炼炉中的氧气，所述钛锭位于所述熔炼炉中的坩埚内；

将所述合金样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；所述退火的退火温度为800-820℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4-5。

2.一种铜合金板材，其特征在于，部分或全部包含如权利要求1所述的铜合金。

3.一种如权利要求2所述的铜合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将如权利要求1所述的铜合金进行热轧制成板材样品；

将所述板材样品置于由氩气与氢气组成的混合气体中进行退火，即可；其中，所述退火的退火温度为800-820℃，所述混合气体中氩气与氢气的质量比为1:4-5。

4.一种如权利要求1所述的铜合金在制备汽车零部件中的应用。

5.一种如权利要求2所述的铜合金板材在制备汽车配件中的应用。

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