一种高强度高软化温度铜基弹性材料制造技术

本发明专利技术是一种铜基合金，为良好的弹性材料，可用来制造仪器仪表、电子通信器件中的精密弹性元件。具有良好的导电性，较高的抗张强度、弹性极限和韧性，较高的软化温度，抗应力松弛能力强，加工性能好，焊接、电镀性能良好，很高的耐蚀和抗氧化性，原料来源丰富、无毒性。生产成本较铍青铜低，可以部分代替铍青铜材料。这种材料成分是：４．６～６．８％Ｎｉ、１．１～２．６％Ｓｉ、０．８～２．１％Ａｌ、０．２１～０．５２％Ｆｅ、０．１４～０．４３％Ｃｒ、０．０８～０．１９Ｃｅ、０．０４～０．１２％Ｍｇ、余Ｃｕ。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铜基合金。当前精密仪器仪表、电子通信器件中的导电接触簧片、接插件及弹性敏感元件广泛采用铍青铜或锡磷青铜弹性合金，但铍青铜原料稀缺昂贵，生产中有毒害，在生产和使用时合金性能对热处理工艺敏感，机械性能不稳定而锡磷青铜中的加工性能差，生产周期长，弹性性能和导电率偏低，精密度和可靠性差，两种合金的热稳定性都较低，最大工作温度小于100℃。目前国内外正在大力研究和开发代替铍青铜的新型铜基弹性合金，已开发了钛青铜、铜-镍-锡系合金、铜-镍-锰系合金、156复杂黄铜合金等。目前已投入工业化生产的钛青铜，如含3.5～6％Ti、0.15～0.25(或0.5～1.0％Cr)铜合金冷加工时效后抗张强度为980～1280MPa、延伸率4.0～8.0％、导电率13～18％IACS。自60年代以来美国贝尔实验室开发的Cu-9Ni-6Sn、Cu-15Ni-8Sn(-0.2Nb)合金，通过形变热处理其强度接近甚至超过铍青铜；铜-镍-锰系合金、156复杂黄铜合金的抗张强度和弹性极限也接近铍青铜。但钛青铜熔炼工艺复杂，铸造性能差、冶金质量控制困难；铜-镍-锡系合金易在时效过程中过早地发生不连续沉淀，而使合金易发生脆性断裂铜-镍-锡系、铜-镍-锰系合金、156复杂黄铜等合金的导电率普遍偏低。本专利技术目的是提供一种导电率和弹性性能接近于铍青铜、韧性高于铍青铜、抗应力松驰能力强、使用温度较高、耐蚀和抗氧化性强的高强度高软化温度铜基弹性材料，且原料来源丰富、成本较低、加工方便。本专利技术提供的材料含有(按重量)4.6～6.8％Ni、1.1～2.6％Si、0.8～2.1％Al、0.21～0.52％Fe、0.14～0.43％Cr、0.08～0.19％Ce、0.04～0.12％Mg、余Cu。实施例本专利技术的这种合金材料以工业纯铜、电解镍、工业纯硅、工业纯铝、工业纯铁、微碳铬铁、富铈混合稀土和工业纯镁为基本原料。合金成分为含(按重量)5.4％Ni、1.6％Si、1.3％Al、0.32％Fe、0.28％Cr、0.12％Ce、0.09％Mg、余Cu。预先将工业纯铁、工业纯铝和微碳铬铁按重量比例熔炼成相对熔点较低的中间合金。按此合金成分配料于中频感应炉熔炼成铸锭(板坯)，铸锭铣面，均匀化退火后热轧开坯、冷轧，进行中间退火处理，再冷轧，固溶处理后再进行成品轧制，最后进行成品时效处理。本专利技术合金材料通过采用适量合金元素固溶于基体而提高合金基体强度，多种合金元素经时效析出多组元复杂金属间化合物并弥散分布于合金基体中而达到强化并保持高温强度，少量合金元素细化晶粒和提高合金的热塑性目的。镍、铬固溶强化效果大而降低铜基体导电率不大，提高了合金的再结晶温度；镍、铝、硅等提高了合金的耐蚀性和抗氧化性，并在时效过程中析出细小弥散的Ni3Al、NiSi等金属间化合物，而获得较高的强度、热稳定性和导电率。铁可以明显地细化晶粒，提高合金的强度、韧性和热塑性，提高了合金的热加工能力。镁促进了时效过程中金属间化合物在合金基体析出的均匀弥散程度。硅、稀土铈改善了合金的铸造工艺性能，防止偏析，提高了合金的成品率，同时稀土元素铈可净化合金，改进铜合金的冷、热加工性能，提高合金的耐腐蚀性能、机械性能和高温稳定性。表1示出了本专利技术合金材料经固溶处理→冷加工(30％加工率)→时效处理后，与冷加工时效态铍青铜合金的性能比较。由表1可见，本专利技术材料的导电率和弹性性能接近于铍青铜，韧性高于铍青铜，由于该合金材料再结晶温度高和金属间化合物的弥散强化作用，所以比铍青铜具有更好的高温性能，在20～400℃专利技术材料的抗应力松驰性能均高于铍青铜，提高了产品可靠性，故可在100℃～250℃下使用，带材(厚0.15～0.6mm)的弯曲性能高于冷加工时效态铍青铜合金。本专利技术在1％H2SO4中(20℃)的腐蚀速率0.0008毫米/年，远小于冷加工时效态铍青铜合金的腐蚀速率(0.11毫米/年)，在室温10％NaCl、10％HCl等介质及250℃～700℃高温氧化气氛中，它的腐蚀速率、氧化增重均低于铍青铜合金。故专利技术材料还具有强的耐蚀和抗氧化性，此外，由于专利技术材料再结晶温度高和过热敏感性低，故生产工艺易控制，加工、焊接、电镀性能良好，本专利技术原料来源丰富，且原料成本较铍青铜可降低60％。表权利要求1．一种高强度高软化温度铜基弹性材料，其特征是含有(按重量)4.6～6.8％Ni、1.1～2.6％Si、0.8～2.1％Al、0.21～0.52％Fe、0.14～0.43％Cr、0.08～0.19％Ce、0.04～0.12％Mg、余Cu。2．根据权利要求1所述的弹性材料，其特征是含有(按重量)5.4％Ni、1.6％Si、1.3％Al、0.32％Fe、0.28％Cr、0.12％Ce、0.09％Mg、余Cu。全文摘要本专利技术是一种铜基合金,为良好的弹性材料,可用来制造仪器仪表、电子通信器件中的精密弹性元件。具有良好的导电性,较高的抗张强度、弹性极限和韧性,较高的软化温度,抗应力松弛能力强,加工性能好,焊接、电镀性能良好,很高的耐蚀和抗氧化性,原料来源丰富、无毒性。生产成本较铍青铜低,可以部分代替铍青铜材料。这种材料成分是:4.6～6.8%Ni、1.1～2.6%Si、0.8～2.1%Al、0.21～0.52%Fe、0.14～0.43%Cr、0.08～0.19Ce、0.04～0.12%Mg、余Cu。文档编号C22C9/06GK1223306SQ98104639公开日1999年7月21日 申请日期1998年1月14日 优先权日1998年1月14日专利技术者涂江平, 孟亮, 刘茂森 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高软化温度铜基弹性材料，其特征是含有（按重量）４．６～６．８％ Ｎｉ、１．１～２．６％ Ｓｉ、０．８～２．１％ Ａｌ、０．２１～０．５２％ Ｆｅ、０．１４～０．４３％ Ｃｒ、０．０８～０．１９％ Ｃｅ、０．０４～０．１２％ Ｍｇ、余Ｃｕ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂江平，孟亮，刘茂森，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]