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流行饰品材料及工艺教育部职业教育宝玉石鉴定与加工专业教学资源库GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary铜合金饰品及生产工艺建设者姓名：陈丹枫铜合金

白铜材料（四）白铜材料发展镍白铜用作饰品材料有很多优良的性能,但是也具有一些缺点,由于主要添加元素镍属于稀缺材料,因此白铜价格较贵,另外,由于世界各国对Ni有害影响的普遍关注,用来制作与人体皮肤接触的拉链、眼睛架硬币、餐具、首饰等产品时,可能引起皮肤过敏反应,因此近年来镍白铜材料正面临挑战,开发新型无镍白色铜合金显得尤为重要。迄今为止，无镍白铜的研究集中在Cu-Mn-Zn系合金，各合金元素作用如下：1.锰锰是无镍白铜合金的主加元素,它能使铜表面色中的黄色、红色成分减少,起漂白或褪色作用,使合金的颜色从有彩色向无彩色变化。锰可通过固溶强化改善合金的机械性能,加锰部分取代锌,可以改善时效裂纹情况,锰可抑制熔炼时锌的蒸发,并降低材料成本。

但是,锰含量如超过15%时,合金将出现α+β复相组织,加工性能变差。锰对合金的铸造性能不利,在熔炼时锰易氧化生成高熔点氧化锰夹杂,密度大,难以从金属液中上浮,铸件容易岀现夹杂缺陷。另外锰还使合金的收缩率增大,降低合金的流动性,含锰量高时会恶化合金的加工性能,因此从工艺性能的角度看,锰含量不宜太高。2.锌锌可以通过固溶强化作用提髙合金的强度、硬度,降低合金熔点,改善成型性能,并降低合金的成本。锌含量过低时强化效果不好,提髙锌含量可以改善强化效果,但是锌在铜中会显著降低其耐蚀性,特别是当锌超过22%时,加工性能变差,容易出现残余应力诱发的时效裂纹问题。锌对于合金的色泽稳定性也有重要的影响,含锌量增加,合金在人工汗液中的抗变色性能下降。3.铝铝是仿金合金中最重要的调色元素之一,铝含量增加,Cu-Zn-Al三元合金的明度值和黄色成分增加,而红色成分减少。铝会在合金表面形成致密的氧化膜,可改善合金的时效裂纹和脱锌腐蚀问题,也会产生固溶强化作用,有利于提高合金的机械性能。铝含量太少时强化作用不足,也不足以抵抗时效裂纹。4.锡锡的锌当量系数为2,故少量锡的加入对组织影响不大,合金仍保持单相锡有一定的固溶强化作用,但是如果其含量超过一定程度后,易在晶界形成低熔点相,对机械性能不利。少量锡对Cu-Mn-Zn合金的颜色影响也不大,其主要作用是能在合金表面形成SnO2保护膜,可大大提高合金的抗变色能力。锡能增加合金的流动性,改善铸造性能,但是使合金成本增加。5.稀土微量的稀土元素铈可细化晶粒尺寸,提高合金的抗拉强度、伸长率,改善合金的冷加工性能。通过综合运用这些元素,国内外研究人员已开发出了多元无镍白色CuMnZn合金系列,如Cu12Mn8

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