无铍多元铜合金制造技术

本发明专利技术提供一种无铍多元铜合金，其至少由45～80at％的Cu、4～17at％的Al、3～19at％的Ni、以及Cr、Fe等多种金属元素所组成；其中，Cr及Fe的原子百分比高于或等于0.5at％，同时Cr及Fe的原子百分比总和大于或等于2at％并小于或等于26at％。进一步地，该无铍多元铜合金更包括原子百分比总和不超过15at％的至少一种强化元素，且该强化元素为Sn、Co、V、Ti、Mn、Zn、Pb、Ge、C、P、Mg、Ce、Y、La、B、Sb、Zr、Mo、Si、Nb等。本发明专利技术的无铍多元铜合金维氏硬度大于HV200，能够取代现有的铜‑铍合金，应用于电极、无火花工具、轴承、齿轮、活塞等构件的制造。

Beryllium free copper alloy

【技术实现步骤摘要】
无铍多元铜合金
本专利技术是关于合金材料的相关
，尤指一种无铍多元铜合金。
技术介绍
由于具有良好的导电性及导热性、高耐蚀能力、中高机械强度、抗疲劳能力、独特的金属光泽，因此铜及铜合金被广泛地应用在日常生活之上。在众多铜合金之中，铜-铍合金具有最优异的机械强度。如熟悉合金材料设计与制造的工程师所熟知的，随着温度的改变，铍在铜中的固溶度会有非常明显的变化。例如，当温度为25℃时，铍在铜中的固溶度为0.5wt％(3.4at％)；并且，当温度高达886℃时，铍在铜中的固溶度则上升至2.7wt％(16.4at％)。因此，制造铜-铍合金时，便可以利用此固溶度差异进以根据应用需求而制造出不同硬度的铜-铍合金。一般而言，所制得的铜-铍合金的硬度主要依据铍含量(0.6～2.7wt％)以及时效处理的条件而有所不同。举例而言，目前商业上可取得的高硬度铜-铍合金包括：锻制合金(例如：C17000(Cu-1.7Be-0.3Co)与C17200(Cu-1.9Be-0.2Co)以及铸造合金(例如：C82400(Cu-1.7Be-0.3Co)、C82500(Cu-2Be-0.5Co-0.25Si)、C82600(Cu-2.4Be-0.5Co)、与C82800(Cu-2.6Be-0.5Co-0.3Si)，在不同的铸造、锻造及热处理条件下，它们的硬度约介于HV200～460(相当于HRC18～46)之间。由于具有优良的导电性与导热性、高机械强度、及抗疲劳能力，铜-铍合金长期以来被广泛的应用于导电弹簧、散热片、电极的制造。此外，铜-铍合金与钢有低摩擦、不产生火花的作用，因此也被应用于无火花工具、轴承、齿轮、活塞等构件的制造。即便铜-铍合金具有上述诸多优点与应用，铜-铍合金仍旧于实务上显示出以下缺陷：(1)由于铍金属极为昂贵，导致以铜-铍合金加工制成的金属件的贩卖价格高居不下；(2)铍金属具有相当程度的毒性，导致以铜-铍合金加工制成的金属件衍生出环保及安全方面的顾虑。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种无铍多元铜合金，以克服现有技术中的铜-铍合金价格昂贵、具有相当程度的毒性、造成环保安全等问题。本专利技术提供了一种无铍多元铜合金，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：CuxAlyNizCrmFen；组成式中的x、y、z、m、与n满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金的基地相结构(basephasestructure)为面心立方晶格结构(facecenteredcubic,FCC)。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过下列任一种工艺方法制得：真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、或粉末冶金法。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，由所述无铍多元铜合金制成的成品或半成品的型态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过以下任一种工艺被加工披覆至一目标工件的表面上：铸造、电弧焊、激光焊、电浆焊、热喷涂、或热烧结。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金经由均质化热处理而呈现均质化状态。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，呈现均质化状态的所述无铍多元铜合金经由高温时效处理而呈现时效硬化态。本专利技术还提供了另外一种无铍多元铜合金，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：CuxAlyNizCrmFenMs；组成式中的x、y、z、m、n、与s满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％、0％＜s≤15％；其中，M为下列元素任一者：铅(Pb)、锡(Sn)、锗(Ge)、硅(Si)、碳(C)、锑(Sb)、磷(P)、硼(B)、镁(Mg)、钴(Co)、锌(Zn)、锰(Mn)、钼(Mo)、钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)、锆(Zr)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、上述任两者的组合、或上述任两者以上的组合。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，当所述M包含锡时，锡的原子百分比不超过10at％。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，当所述M包含除锡外的其他元素时，其他每一种元素的原子百分比不超过6at％。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金的基地相结构为面心立方晶格结构(facecenteredcubic,FCC)。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过下列任一种工艺方法制得：真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、或粉末冶金法。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，由所述无铍多元铜合金制成的成品或半成品的型态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过以下任一种工艺被加工披覆至一目标工件的表面上：铸造、电弧焊、激光焊、电浆焊、热喷涂、或热烧结。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金经由均质化热处理而呈现均质化状态。本专利技术所述的无铍多元铜合金，其中，呈现均质化状态的所述无铍多元铜合金经由高温时效处理而呈现时效硬化态。本专利技术的有益效果：本专利技术的无铍多元铜合金，克服了现有技术中的铜-铍合金价格昂贵、具有相当程度的毒性、具有环保隐患等问题，并且由于该合金的维氏硬度大于HV200，能够取代现有的铜-铍合金，应用于塑料射出成型模具、导电弹簧、散热片、电极、无火花工具、轴承、齿轮、活塞等构件。附图说明图1为显示时效处理时间相对于维氏硬度的数据曲线图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术所提出的一种无铍多元铜合金，以下将配合附图，详尽说明本专利技术的较佳实施例。本专利技术所提出的无铍多元铜合金具有大于HV200的一特定维氏硬度，并由一主要金属元素以及四种第一强化元素。其中，该主要金属元素用以形成此无铍多元铜合金的基地相结构，且该基地相结构为面心立方晶格结构(facecenteredcubic,FCC)；并且，该主要金属元素为原子百分比介于45at％至80at％之间的铜金属元素(Cu)。再者，该四种第一强化元素用以形成该无铍多元铜合金的至少一强化相结构；该四种金属元素包括：原子百分比介于4at％至17at％之间的铝金属元素(Al)、原子百分比介于3at％至19at％之间的镍金属元素(Ni)、原子百分比高于0.5at％的铬金属元素(Cr)、以及原子百分比高于0.5at％的铁金属元素(Fe)。必须特别说明的是，所述铬金属元素(Cr)及所述铁金属元素(Fe)具有一第一原子百分比总和，且该第一原子百分比总和大于或等于2at％并小于或等于26at％。本专利技术的无铍多元铜合金的成分组成可以简单地表示为CuxAlyNizCrmFen的组合式。其中，x、y、z、m、以及n为原子百分比数值，并符合下列不等式:45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无铍多元铜合金，其特征在于，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：CuxAlyNizCrmFen；组成式中的x、y、z、m、与n满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％。

【技术特征摘要】
1.一种无铍多元铜合金，其特征在于，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：CuxAlyNizCrmFen；组成式中的x、y、z、m、与n满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％。2.根据权利要求1所述的无铍多元铜合金，其特征在于，所述无铍多元铜合金的基地相结构为面心立方晶格结构。3.根据权利要求1所述的无铍多元铜合金，其特征在于，所述无铍多元铜合金通过下列任一种工艺方法制得：真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、或粉末冶金法。4.根据权利要求1所述的无铍多元铜合金，其特征在于，由所述无铍多元铜合金制成的成品或半成品的型态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。5.根据权利要求1所述的无铍多元铜合金，其特征在于，所述无铍多元铜合金通过以下任一种工艺被加工披覆至一目标工件的表面上：铸造、电弧焊、激光焊、电浆焊、热喷涂、或热烧结。6.根据权利要求1所述的无铍多元铜合金，其特征在于，所述无铍多元铜合金经由均质化热处理而呈现均质化状态。7.根据权利要求6所述的无铍多元铜合金，其特征在于，呈现均质化状态的所述无铍多元铜合金经由高温时效处理而呈现时效硬化态。8.一种无铍多元铜合金，其特征在于，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：CuxAlyNizCrmFenMs；组成式中的x、y、z、m、n、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶均蔚，
申请(专利权)人：叶均蔚，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71