本发明专利技术涉及一种高性能Cu-Ni-Si系铜合金及其制备和加工方法，属于有色金属加工领域。按照重量百分比，包括：Ni?2.2%～4.2%，Si?0.25%～1.2%，Mg?0.05%～0.3%，其余为Cu，其中，(a)4≤Ni/Si≤6；(b)杂质元素含量≤0.5%。本发明专利技术铜合金的抗拉强度σb为730～820MPa，塑性延伸率δ为8～10%，电导率为40～50%IACS，铸坯平均晶粒度为100~150μm。可以广泛的应用于各种弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具、电接触元器件、接插元器坯件等场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于有色金属加工领域。
技术介绍
随着人民生活水平日益提高、现代工业发展和国防建设的需要，高性能铜合金材料应用范围日益广泛，需求量持续增加。高性能铜合金材料具有强度高、弹性好、耐疲劳、弹性滞后小、耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于电子、宇航、仪器、仪表及自动控制行业中， 用于制造各种弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具等，且由于其性能稳定、使用寿命长、而被广泛用于航空、航天、兵器、船舶、雷达系统等重要军工部门中的特殊部件，主要为电接触元器件、接插元器件及继电器器件等。在计算机、高档家用电器、防爆工具、化工、煤炭等行业中也有其巨大的潜在市场。C7025是Cu-Ni-Si系铜合金，该合金具有优异的综合性能，其抗拉强度为75(T850MPa，电导率为35 45%IACS。国内对于C7025尚处于试验阶段，而为了适应国内现在工业对于材料的需求，本专利技术在C7025合金的基础上对Cu-Ni-Si系铜合金及其低能耗制备和加工方法进行了研究和开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种高性能的Cu-Ni-Si系铜合金，其性能能够替代或超越C7025合金。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种高性能Cu-Ni-Si系铜合金，按照重量百分比，其基础成分包括Ni 2. 2% 4. 2%，Si O. 25% I. 2%，Mg O. 05% O. 3%，其余为Cu，所述铜合金中的成分需要满足(a) 4 ( Ni/Si ^ 6 ； (b)杂质元素含量彡O. 5%。一种优选方案，按照重量百分比，包括Ni 2. 4% 3. 0%，Si O. 4% O. 75%，MgO. 1% O. 2%，其余为Cu，所述铜合金中的成分需要满足(a)4彡Ni/Si ^ 6 ； (b)杂质元素含量彡O. 5%。进一步地，在所述铜合金中添加以下元素选自硼(B)、钒(V)中的一种或两种，及锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)中的一种或两种以上，其重量百分比含量为硼(B) :0. θΓθ. 02%,钒(V) 0. 01 O. 02%,锰(Mn) 0. 001 O. 01%,锆(Zr) 0. 001 O. 01%,钛(Ti) 0. 001 O. 01%,总量应满足 O. 01% ( B+V+Mn+Zr+Ti ( O. 05%。其中，在所述铜合金中添加元素的含量可进一步选择硼⑶0.01、.015%，钒(V) :0. 01 O. 015%，锰(Mn) :0. 001 O. 005%，锆(Zr) :0. 001 O. 005%，钛(Ti):O. 001 O. 005%,总量满足 O. 01% ( B+V+Mn+Zr+Ti ( O. 05%。所述铜合金中添加的硼⑶、钒(V)、锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)以覆盖剂的形式，加入到铜合金中。即在铜合金制备中，采用含选自硼(B)、钒(V)的一种或两种、锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)的一种或多种的覆盖剂。所有合金元素硼(B)、钒(V)、锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)均以各自与铜熔制成的中间合金形式使用。所添加覆盖剂元素的作用为硼和钒加入硼时，在铜铁磷合金结晶过程中生成了 BC4，此化合物可以作为合金的形核核心，从而细化晶粒，起到变质剂的作用，此外铜硼合金具有较强的脱氧能力，当硼含量达到一定程度时，可以使含氧量降低IOppm左右。铜硼合金脱氧的产物为B2O3,2Cu20 · B2O3,他们密度小，低熔点，在铜液中呈球状液体，很容易聚集、上浮和去除，对铜基体无影响。钥;能够与合金中其他杂质生成金属间化合物质点，这些质点可以作为非自发形核核心，起到细化晶粒的作用。一般硼和钒的含量在O. θΓθ. 02%为适宜。锰、锆和钛这些元素固溶在熔体中会偏聚在正在生长的枝晶前沿，阻碍枝晶的长大，从而细化晶粒；此外，这些元素会与基体合金元素之外的杂质元素生成难溶的质点，这些质点可作为非自发形核中心，起到结晶晶核的作用，增加晶核数量，起到细化铜铁磷合金 的作用，还可以净化熔体。以上述合金元素组成的覆盖剂加入熔化炉中，能熔炼炉溶液表面形成厚度5 80mm的一层优良的保护层，有效阻隔熔池外空气中氧的进入，避免了合金元素在熔炼过程的中的氧化烧损，具有保温作用，且能细化铸态组织的晶粒。本专利技术还提供了一种上述高性能的Cu-Ni-Si系铜合金的低能耗制备和加工方法。一种高性能的Cu-Ni-Si系铜合金的制备和加工方法，包括以下工艺流程a.按照质量百分比进行配料、投料，b.半连续铸造，c.热轧，d.铣面，e.冷粗轧，f.退火，g.酸洗涮刮，h.冷中轧，i.连续退火+固溶处理，j.时效处理，k.冷精轧。步骤a中，所述投料的具体顺序为先加入Cu，熔化后，再加入Ni、Si，加覆盖剂(木炭)，经充分除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，然后加入纯镁和含有Cu-B、Cu-V, Cu-Mn, Cu-Ti和/或Cu-Zr合金的木炭覆盖剂,进行熔炼。配置木炭覆盖剂，按照重量百分比将Cu-B和/或Cu-V，及Cu-Mn、Cu-Ti和/或Cu-Zr中间合金混合均勻，然后再与木炭混合,得到木炭覆盖剂。中间合金Cu-B、Cu-V、Cu-Mn、Cu-Ti, Cu-Zr全部采用研磨后的合金粉末，并且控制其粒度在800 μ m以下。步骤b中，半连续铸造时，浇铸的温度控制在1150 1250°C。铸造速度开始引拉为70 80mm/min、脱离结晶器后正常拉速为90 100mm/min。步骤c中，热轧温度为90(T950°C，时间为l 10h，终轧温度控制在650°C以上。步骤d中，上下表面各统1mm。步骤e中，所述冷粗轧的加工率控制在40 85%。步骤f中，所述退火的温度为400 550°C，时间为I 10h，冷却方式为空冷或随炉冷却。步骤h中，所述冷中轧的加工率控制在40 85%。步骤i中，连续退火+固溶处理在连续退火炉中，处理温度为750°C、00°C，通过速率为lmin/m,冷却方式为喷淋处理。步骤j中，所述时效处理温度为40(T550°C，时间为6h，冷却方式为空冷或随炉冷却。步骤k中，所述冷精轧的加工率控制在2(Γ40%。本专利技术的优点在于与其他高强高导铜合金相比，本专利技术的高性能铜合金无论在强度、导电性还是弹性、耐腐蚀、可加工性能方面都是非常优良的，同时还具有优良的抗应力松弛性能。并且，该合金材料的制备过程比较简单，工艺流程短，能耗低，晶粒度小，气孔或疏松少，成材率高等。实现高性能Cu-Ni-Si系铜合金低能耗的制备及其加工，且综合性能优异。本专利技术的高性能Cu-Ni-Si系铜合金的抗拉强度σ b可达到730 820MPa，塑性延伸率δ为8 10%，电导率为40 50%IACS，铸坯平均晶粒度为100 150 μ m。该铜合金具有高弹性、高强度、高疲劳性、耐热性好，同时兼备了良好的导电性的优点。可以广泛的应用于各种弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具、电接触元器件、接插元器坯件等场合。具体实施例方式本专利技术中所述的高性能Cu-Ni-Si系铜合金的低能耗制备及加工方法，包括以下 工艺流程a.按照质量百分比进行配料、投料b.半连续铸造，c.热轧，d.铣面，e.冷粗轧，f.退火，g.酸洗涮刮，h.冷中轧，i.连续退火+固溶处理，j本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能Cu？Ni？Si系铜合金，其特征在于：按照重量百分比，包括：Ni2.2%～4.2%，Si？0.25%～1.2%，Mg？0.05%～0.3%，其余为Cu，其中，(a)4≤Ni/Si≤6；(b)杂质元素含量≤0.5%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王建立，马吉苗，马万军，肖翔鹏，黄国杰，苑和锋，
申请(专利权)人：宁波兴业鑫泰新型电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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