一种弹性锡黄铜合金材料及其制备加工方法技术

本发明专利技术涉及一种弹性锡黄铜合金材料及其制备加工方法，属于有色金属加工领域。它的质量百分比组成为：Cu 86～89％，Sn 0.9～1.1％，Ni 0.5～1％，Co 0.05～0.5％，Mg 0.005％～0.01％，其余为Zn。制备时，a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.热轧，c.一次冷轧，d.中间退火，e.铣面，f.二次冷轧，g.低温退火。该铜合金的抗拉强度σb为400～900MPa，塑性延伸率δ为5～45％，电导率为25～32％IACS，弹性模量为120～125GPa，可以代替现有的锡磷青铜，广泛应用于各种弹簧接触片、电触点、点焊极点、继电器、电接触元器件、接插元器件等场合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于有色金属加工领域。它的质量百分比组成为：Cu 86～89％，Sn 0.9～1.1％，Ni 0.5～1％，Co 0.05～0.5％，Mg 0.005％～0.01％，其余为Zn。制备时，a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.热轧，c.一次冷轧，d.中间退火，e.铣面，f.二次冷轧，g.低温退火。该铜合金的抗拉强度σb为400～900MPa，塑性延伸率δ为5～45％，电导率为25～32％IACS，弹性模量为120～125GPa，可以代替现有的锡磷青铜，广泛应用于各种弹簧接触片、电触点、点焊极点、继电器、电接触元器件、接插元器件等场合。【专利说明】
本专利技术涉及，属于有色金属加工领 域。
技术介绍
高强度高弹性铜基合金凭借其高强度、优良的弹性、耐疲劳、弹性滞后小等性能， 广泛地使用于医疗、航空航海导航仪器、机械制造、仪表和仪器制造等行业。目前国内市场 上铜基弹性合金主要以铍青铜和锡磷青铜等材料为主，其中铍青铜作为目前最常用的高弹 性合金，但由于铍的氧化物和粉尘均有毒，对环境和人的身体健康都有一定的损害，很大程 度地限制了铍青铜的工业化和使用。而锡磷青铜由于含Sn量较高，一般大于4%，在生产过 程中容易产生Sn的反偏析，需要对其进行长时间的均匀化热处理，严重影响着合金的生产 效率。并且Sn的价格较为昂贵，添加高含量Sn,增加生产成本，影响着合金的产业化和应 用。 在黄铜合金中添加少量Sn元素，不仅可以提高合金的强度和硬度，而且还可以提 高合金的抗腐蚀性能，故有"海军黄铜"之称。常见的锡黄铜的牌号有HSn60-1，HSn70-l， HSn90-l几种。相对于锡磷青铜，锡黄铜的加工方法比较简单，生产成本较低，并且电导率要 高于锡磷青铜，但是锡黄铜的强度和弹性模量均要小于锡磷青铜。因此，如何在传统的锡黄 铜材料的基础上进行成分设计和工艺改进，开发出一种可以替代锡磷青铜的铜基弹性合金 已成为铜合金研究方向。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服现有上述已有技术的不足，开发出一种可以替代锡磷青 铜合金的弹性锡黄铜合金材料。 为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的： 一种弹性锡黄铜合金材料，它含有如下质量百分比的化学成分：Cu 86?89%，Sn 0. 9 ?1. l%，Ni 0. 5 ?l%，Co 0·05 ?0_5%，Mg 0.005%?0.01%，其余为 ZnD 所述锡黄铜合金材料中还可包含选自P、B和稀土元素 La中的至少两种微合金 化附带元素，其质量百分比含量为B 0.001 %?0.005%，P 0.001 %?0.005%，稀土 La 0. 001 % ?0. 005 %，总量应满足 0. 001 % 彡 P+B+La 彡 0. 01%。 所添加合金元素的作用： 镍：由于Ni与Cu具有相同的晶体结构且晶格常数接近，所以两者可以完全互溶。 因此，Ni元素的添加可以降低Sn和Co在Cu中的固溶度，促进Co与Sn的结合。此外，Ni 也可以与311结合，生成附3311化合物，起到强化作用的效果。当犯含量低于0.5%时，主要 起到固溶强化和促进Co和Sn的析出作用，不易于与Sn结合。而Ni含量过高时，会影响合 金的热加工性能。除此之外，Ni还可以提高合金的弹性性能。 钴：由于Co的熔点要高于Cu，在凝固过程中，可以作为形核质点，细化晶粒。此外， 多余的Co能与Sn相结合，形成Co3Sn2化合物，提高合金的强度。若Co含量低于ο. 05%时， Co主要固溶在基体中，不能与Sn结合。Co含量较高时，合金容易产生磁性，影响合金的使 用环境。因此，钴的成分范围为0.05?0.5%。 镁：由于Mg的化学性质比较活泼，容易氧化，可以起到除氧的效果。另外，Mg还可 以提高合金的抗应力松弛性能。 硼、磷和镧：可以起到细化晶粒、除氧、除杂以及增加熔体的流动性,易于饶注的作 用。 本专利技术的另一目的是提供上述可以替代锡磷青铜合金的弹性锡黄铜合金材料的 制备加工方法。 上述弹性锡黄铜合金材料的制备加工方法，包括以下工艺流程：a.按照质量百分 比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.热乳，c. 一次冷乳，d.中间退火，e.铣面，f.二次冷轧， g.低温退火。 步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入电解铜和镍板，加热熔化后，再加入锌 锭、氧化钴粉和锡锭，然后加入铜硼中间合金、铜磷中间合金和铜镧中间合金中的至少任意 两种，最后添加铜镁中间合金。 t〇〇16] 采用中频感应炉进行半连续熔炼与铸造，所述的熔炼的温度为1190?125(TC，所 述浇铸的温度控制在1100?1150°C。 具体步骤为：加入电解铜、镍板，将温度升高到1190?1250°C，至熔体完全熔化 后，覆盖50圆灼烧的木炭，保温I5min后，添加锌锭，等熔体冒泡5min后，加入用铜箔包裹 氧化钴粉和锡锭，再覆盖3〇mm的燃烧木炭，紧接着加入铜硼中间合金、铜磷中间合金、铜镧 中间合金中的至少任意两种，保温5min后，添加铜镁中间合金，充分搅拌后，覆盖20mm厚的 干燥石墨粉，保温lOmin后进行浇铸，浇铸温度控制在1100?1150°C。 步骤b中，将上述合金铸锭在步进炉中进行加热，温度为900?100(TC，保温时间 为1?5h，然后再进行热乳变形，终乳温度控制在S00?S50°C，随后进行液氮冷却，达到获 得过饱和固溶体的目的。 步骤d中，将冷乳板材放置马弗炉中进行中间退火，中间退火温度为400?50(TC， 保温时间为4?8h,冷却方式为随炉冷却。 步骤f中，将中间退火后的板材进行二次冷乳，加工率为1〇?80%,主要用于控制 产品性能。 步骤g中，将冷乳板材放置马弗炉中进行低温退火，低温退火温度为200?300-C， 保温时间为4?8h，冷却方式为随炉冷却。 本专利技术的优点：相对于现有的锡磷青铜合金而言，本专利技术的锡黄铜合金是在传统 锡黄铜HSn90-l合金的基础上，进行成分设计和工艺改进，使其强度、弹性性能在满足弹性 材料的要求的同时，还具有较高的导电性和抗应力松弛性能，可以完全替代现有的锡磷青 铜合金。与此同时,该合金的制备过程比较简单，工艺流程短，解决了含锡铜合金热乳开坯 开裂的生产技术难关，为合金的商业化生产提供一种切实可行的方法。同时，合金的生产成 本也要低于锡磷青铜。 本专利技术的弹性锡青铜的抗拉强度σ b为400?900MPa,塑性伸长率δ为5?50%， 电导率为25?32 % IACS，弹性模量为120?l25GPa。该合金具有较高强度、电导率及优良 的弹性等优点，可以完全替代现有的锡磷青铜合金。 下面通过【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明，但并不意味着对本专利技术保护范围 的限制。 【具体实施方式】 本专利技术中所述的弹性锡黄铜合金的制备及加工方法为：a.按照质量百分比进行 配料、投料、熔炼及浇铸，投料时先加铜和镍，加热熔化后，加入锌锭、氧化钴粉、纯锡锭，紧 接着依次添加铜硼中间合金、铜磷中间合金和铜镧中间合金任意两种，最后添加铜镁中间 合金，采用中频感应炉进行半连续熔炼与铸造，所述熔炼温度为1190?1250?，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性锡黄铜合金材料，其特征在于：该材料的质量百分比组成为：Cu 86～89％，Sn 0.9～1.1％，Ni 0.5～1％，Co 0.05～0.5％，Mg 0.005％～0.01％，其余为Zn。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆群，彭丽军，苑和锋，杨群央，沈立邦，陈卫军，郑利明，马红军，郑文丰，王忠祥，史科军，
申请(专利权)人：宁波兴业盛泰集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33