1 前言
黄铜中加1%的锡能抑制黄铜脱锌，可明显提高合金的耐热性，显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，国际上广义的泛称“海军黄铜”。但实践中习惯把HSn70-1称为海军黄铜。在锌饱和的“固溶体中，锡的溶解度很小，但当锌含量增加到一定程度时，锡的溶解度增加。少量锡能溶于a和(a+β)黄铜，提高合金的强度和硬度。锡还能改善黄铜的切削加工性能。
锡能溶入铜基固溶体中，起固溶强化作用。但是随着含锡量的增加，合金中会出现脆性的r相(CuZnSn化合物)，不利于合金的塑性变形，故锡黄铜的含锡量一般在0.5%～1.5%范围内。常用的锡黄铜有HSn90-1，HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1等。前两者是α合金，具有较高的塑性，可进行冷、热压力加工。后两种牌号的合金具有(α+β)两相组织，并常出现少量的r相，室温塑性不高，只能在热态下变形。
2海军黄铜的主要牌号[1]
国内海军黄铜的主要牌号有HSn90-1，HSn70-1，HSn62-1，HSn60-1。HSn90-1，HSn70-1属于α合金。HSn90-1中铜含量88.0-91.0%，锡含量0.25-0.75%，锌余量。HSn70-1加入0.02-0.06%的砷，铜含量69.0-71.0%，锡含量0.8-1.3%，锌余量。HSn62-1，HSn60-1是具有两相组织的合金。HSn62-1中铜含量61.0-63.0%，锡含量0.7-1.1%，锌余量。HSn60-1中铜含量59.0-61.0%，锡含量1.0-1.5%，锌余量。具体见表1。各国海军黄铜主要牌号的对照表见表2。
表1 国内海军黄铜成分表
3 海军黄铜的应用
国内生产海军黄铜的厂家有西北铜加工有限公司(隶属于白银有色集团股份有限公司)、洛阳铜加工厂(隶属于中国铝业股份有限公司)、高新张铜股份有限公司(隶属于沙钢股份有限公司)、浙江海量股份有限公司、长沙铜铝材有限公司、沈阳铜兴产业集团有限公司、上海鑫申江铜业、桂林漓佳金属公司等一些大型企业，产量在1000吨以上的企业有14家。国内还有一些小企业，如太仓市金仓铜业有限公司、洛阳市新新铜材加工厂等也生产海军黄铜。
常用中国牌号锡黄铜的工艺性能和用途为[2]：
(1)HSn90-1，具有较高的耐蚀性和减摩性，导电性能良好，热、冷加工性能良好，其力学性能近似简单黄铜H90，用于制作汽车和拖拉机的弹性套管、弹簧垫圈、仪表夹、端子和其他耐蚀减摩零件等。
(2)HSn70-1，含有微量砷的铜锌锡三元系的a单相黄铜，中国国家标准(GB5232-85)分类中列为加砷黄铜。微量砷能抑制脱锌腐蚀，进一步提高合金的耐蚀性能。HSn70-1具有良好的力学性能，耐蚀性好，冷热加工性优良，可热挤，强度高，用于制作换热器和接触腐蚀性液体的导管，特别广泛应用于内陆热电厂制作高强耐蚀的热交换器冷凝管。近年来研究证明，向HSn70-1中添加微量0.01%硼，能更好地提高合金的耐蚀性能。HSn70-1有应力腐蚀破裂倾向，对冷加工管材必须进行消除应力低温退火。HSn70-1热压加工时易裂，要严格控制杂质的含量，铅含量在0.03%以下，锡含量以1.0%-1.2%为宜。
(3)HSn62-1，具有良好的力学性能、切削性和焊接性，热加工性优，强度高，在海水中有较高的耐蚀性，能承受热、冷压力加工，在造船工业中用于制造与海水、汽油等接触的零件。
(4)HSn60-l，有较高的耐蚀性，热加工性好，冷加工性差，其性能近似于HSn62-1，常压力加工成棒材和线材，在造船工业中用作焊接结构用的焊条。
由于良好的耐海水腐蚀性能，许多铜合金己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占2~%，军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达35吨。大船沉重的尾轴、引擎和锅炉房内也用大量用钢和铜合金。船上的电气设备也很复杂，发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。
4 生产工艺及技术难点
4.1生产工艺
工频有铁心感应电炉是熔炼黄铜比较理想的熔炼设备，用木炭做覆盖剂，炉底部放入阴极铜或废料，熔化后，低温加锌，锡块和铜砷合金，搅拌扒渣，升温喷火，最后加磷铜，取样成分合格后出炉，具体的海军黄铜的熔炼生产工艺见图1。
随着锌含量的增加而蒸气压力增大，溶液中气体的饱和度越低，，锌的蒸发能有利于熔体中各种气体的排出，因此“喷火”已成为所有高锌黄铜除气精炼的重要工艺手段。高锌黄铜可根据喷火次数和程度判断是否到达出炉温度[3]。
4.2技术难点[4]
(1)脱锌
在熔炼和热加工过程中加热温度高，很容易脱锌。脱锌的预防措施主要有：制定严格的加热制度，控制好加热温度和保温时间，铸锭加热时确保每一区内温度分布均匀。
(2)分层、起皮等缺陷
锭坯在加热过程中有大量的氧化皮产生，清除氧化皮不彻底，在下一步拉伸时把氧化皮压入进而产生起皮现象，所以在加热过程中要严格控制锭坯加热温度，防止产生大量的氧化皮，氧化皮的清除技术有待提高。
(3)铸造缺陷
铸锭内部铸造缺陷如缩孔、缩松、偏析、内裂纹、气孔、夹杂物等，铸锭表面质量缺陷如裂缝、夹杂、凹坑、结疤等影响产品质量，导致产品各项性能指标波动较大。
5 结论
海军黄铜海水淡化、船舶制造、石油化工和火力发电等领域应用广泛。在海水淡化设备中需要每年新增约3000-4500吨铜合金冷凝管，造船工业冷凝管用量可达30万吨，每年对铜合金冷凝管的需求量有5万吨的增长[5]，主要产品形式是板材和管材，需求量很大，市场好[5]。海军黄铜HSn70-1的市场价格42元/公斤，而进口价格为62元/公斤，高铅还军黄铜C48500(60Cu-37.5Zn-1.8Pb-0.7Sn，参照标准ASTM B21、ASTM B283)的价格高达142元/公斤，所以利润空间大。
参考文献
1. 赵祖德. 铜及铜合金材料手册[M]. 北京：科学出版社，1993. 217-254.
2. 吴炫礼. HSn70-1合金挤压工艺及其挤制品常见缺陷研究[J].有色冶金设计与研究，30(4)：34-37,2009.
3. 肖恩奎. 铜及铜合金熔炼与铸造技术[M]. 北京：冶金工业出版社，2005. 42-54.
4. 熊雪峰. HSn70-1AB铜合金冷凝管的开发与研究[J]. 湖南有色金属，19(5)：36-38,2003.
5. 王君. 国内外铜及铜合金冷凝管市场分析[J]. 中国金属通报, 16：7- 11, 2007.
声明：
“海军黄铜的制备及应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：兰州金川科技园有限公司、兰州金川科技科技发展有限公司
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