本发明专利技术的目的是公开一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.0‑5.0wt％；Mg：0.5‑1.5wt％；Ni：0.2‑0.5wt％；Si：0.2‑0.5wt％；Zn：0.2‑0.5wt％；Al：0.05‑0.2wt％；Mn：0.05‑0.20wt％，Ce：0.05‑0.10wt％，Ca：0.005‑0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0,2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。本发明专利技术的铜合金中合理控制Si、Mn、Ce、Ca的含量，可有效净化合金熔体、细化铸坯晶粒、减少反偏析，合金熔炼铸造及加工性能良好，导电率高。本发明专利技术的铜合金合理控制(Mg+Ni)/Si比和Ni/(Al+Mn)比，并通过均匀化退火—冷轧开坯—再结晶退火—中轧—时效—精轧—去应力退火工艺的组合调控，可使合金中强化相得以充分析出，获得机械性能优异的合金板材。
A Production Method of Environmental Protection High Missile Corrosion Resistant Copper Alloy and Its Plate and Strip
【技术实现步骤摘要】
一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法
本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材的生产方法。
技术介绍
C5050等含锡的铜合金具有优异的机械性能和导电性能，作为接线端子、接插件用材广泛应用于电子信息工程、电器工程、机械工程等领域。近年来，随着功能铜合金应用领域的扩展，对铜合金环境适用性的要求越来越高。尤其在一些腐蚀性的应用场景，如含腐蚀性介质的机械工程和海洋工程领域，对弹性导电铜合金的耐蚀性提出了更高的要求。以耐蚀据称的HAl77-2B、HSn70-1A等合金，其通常需要加入有毒元素砷来提高其在腐蚀性环境中的寿命，对环境和人类健康造成了很大影响，随着国家可持续发展战略的不断深入，对环保型高弹耐蚀铜合金的需求也与日俱增。CN103088229A公布了低成本接插件用铜合金及其加工方法，通过控制为合金化元素的含量0.01％≤Fe≤0.5％,0.25≤Fe/Ni≤5来提高合金的机械性能，利用半连续铸造的方法生产合金，但其导电率较低，仅为10-16％IACS，且半连续铸造成品率和生产效率较低。CN103131894A公布了一种高弹性高导电铜合金及其生产方法，它由0.1-1％Fe，0.05-0.3％P，0.1-1.0％Sn，0.1-1.0％Ni，13-20％Zn，0.005-0.05％B和铜组成，合金具有良好的导电性能，但其Zn含量高，在高盐环境中容易发生脱锌腐蚀，耐蚀性能不足。CN108285988A公布了一种析出强化型铜合金及其应用，其主要成分为：Cu：80-95wt％，Sn：0.05-4.0wt％，Ni：0.01-3.0wt％，Si：0.01-1.0wt％，同时还包括0.01-2.0wt％的Co和0.01-2.0wt％的Fe来改善合金的机械性能，但Co和Fe的添加将影响了合金的电导率和热加工性能。上述的铜合金虽然在分别在单一的某个性能达到很好的效果，但是均未同时满足高强高导、高抗应力松弛和高耐蚀性能的要求，而且上述铜合金的制备手段还是采用传统的铸造工艺(锭模铸造或半连续铸造工艺)，其生产成本均相对较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种成本低、制备工艺简单、且性能优良的环保高导弹性耐蚀铜合金及其板带材生产的方法。本专利技术这种铜合金，按照质量百分比，包括有以下成分组成：Sn：1.0-5.0wt％；Mg：0.5-1.5wt％；Ni：0.2-0.5wt％；Si：0.2-0.5wt％；Zn：0.2-0.5wt％；Al：0.05-0.2wt％；Mn：0.05-0.20wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0,2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。作为优化，本专利技术的铜合金，包括有以下成分组成：Sn：1.8-2.5wt％；Mg：0.5-1.0wt％；Ni：0.4-0.5wt％；Si：0.25-0.35wt％；Zn：0.25-0.35wt％；Al：0.05-0.15wt％；Mn：0.05-0.15wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中3.5≤Sn/Mg≤4.5,3.0≤(Mg+Ni)/Si≤3.5,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤3.0。本专利技术这种铜合金板带材的生产方法，包括以下步骤：1)熔炼：按照质量配比，采用纯铜、纯锡、纯镁、纯锌、纯镍、Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Ce中间合金、Cu-Ca中间合金为原料，将原料烘干后，置于用感应熔炼炉进行熔炼，得到合金熔体；2)水平连铸：将步骤1)中的合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成一定厚度的板坯；3)均匀化退火：将步骤2)中的板坯在设定温度下进行保温，接着进行风冷或空冷；4)铣面：将步骤3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤4)中铣面后的板坯进行两道次冷轧，然后在分解氨的气氛下，进行再结晶退火；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；6)中轧及时效：将步骤5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效处理；时效处理在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；7)精轧及去应力退火：将步骤6)处理过的板坯，进行精轧，得到特定的厚度板坯，然后将板坯在分解氨的气氛下，进行退火，得到铜合金带材。所述步骤1)中，熔炼的具体步骤如下：向熔炼炉中先加入纯铜、纯镍，接着加覆盖剂(煅烧木炭)，升温至1200℃～1250℃进行熔化；熔化后，控制炉温在1180～1200℃，加入纯锡进行熔化；熔化后加入Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金进行熔化；熔化后再接着加入纯镁、纯锌，熔化后在接着加入Cu-Ce和Cu-Ca中间合金，熔化后，加入冰晶石和氟化钙，搅拌捞渣，得到合金熔体；其中铜镍熔化后，熔炼炉的温度需要控制在1180～1200℃。所述步骤2)中，一定厚度为10～20mm；连铸时采用“拉-停A-反推-停B-拉”拉铸工艺。所述的拉铸时，熔体温度保持在1160～1180℃，拉距8～10mm，反推1.0～1.2mm，节距7.0～8.0mm，频率100～110次/min，拉速8.5～15m/h，停A时间为0.30～0.35s，停B时间为0.01～0.05s，冷却水压力0.2～0.4MPa。所述步骤3)中，设定温度为650～700℃，保温时间为6～10h。所述步骤5)中，第一道次冷轧变形量为35～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％；再结晶退火温度为580～650℃，退火时间为4～8h。所述步骤6)中，中轧时，第一道次冷轧变形量为35％～55％，之后进行预时效，时效温度为380～420℃，时效时间为0.5～1h；第二道次冷轧变形量为35％～55％，第二道次冷轧后，板坯总变形量为65～80％，之后进行主时效，时效温度为420～480℃，时效时间为2～6h。所述步骤7)中，精轧采用变形量为10～40％的冷轧工艺，特定的厚度为0.5～2mm；去应力退火温度为180～230℃，退火时间为1～4h。本专利技术的原理：本专利技术中对Mg、Ni、Si的控制原则是在时效过程中尽可能让合金中的Si元素以Mg2Si、Ni2Si第二相粒子析出，Ni控制为过量以保证其与Ni3Al、NiMn金属间化合物，可同时提高合金的导电率和强度；综合考虑各金属间化合物在时效温度下的形成能大小优化出各元素的比例。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的铜合金中合理控制Si、Mn、Ce、Ca的含量，可有效净化合金熔体、细化铸坯晶粒、减少反偏析，合金熔炼铸造及加工性能良好，导电率高。2)本专利技术的铜合金合理控制(Mg+Ni)/Si比和Ni/(Al+Mn)比，并通过均匀化退火—冷轧开坯—再结晶退火—中轧—时效—精轧—去应力退火工艺的组合调控，可使合金中强化相得以充分析出，获得机械性能优异的合金板材。3)本专利技术的合金中控制Sn/Mg比，控制合金中杂质Fe的含量，可在保证合金良好色泽的前提下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜合金，其特征在于，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.0‑5.0wt％；Mg：0.5‑1.5wt％；Ni：0.2‑0.5wt％；Si：0.2‑0.5wt％；Zn：0.2‑0.5wt％；Al：0.05‑0.2wt％；Mn：0.05‑0.20wt％，Ce：0.05‑0.10wt％，Ca：0.005‑0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0，2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0，2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。
【技术特征摘要】
1.一种铜合金，其特征在于，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.0-5.0wt％；Mg：0.5-1.5wt％；Ni：0.2-0.5wt％；Si：0.2-0.5wt％；Zn：0.2-0.5wt％；Al：0.05-0.2wt％；Mn：0.05-0.20wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中2.5≤Sn/Mg≤5.0，2.5≤(Mg+Ni)/Si≤4.0，2.5≤Ni/(Al+Mn)≤4.0。2.根据权利要求1所述的铜合金，其特征在于，按照质量百分比，包括有以下成分：Sn：1.8-2.5wt％；Mg：0.5-1.0wt％；Ni：0.4-0.5wt％；Si：0.25-0.35wt％；Zn：0.25-0.35wt％；Al：0.05-0.15wt％；Mn：0.05-0.15wt％，Ce：0.05-0.10wt％，Ca：0.005-0.01wt％；余量是Cu和不可避免的杂质，其中杂质Fe含量≤0.01％，总量为100％；合金化元素中3.5≤Sn/Mg≤4.5,3.0≤(Mg+Ni)/Si≤3.5,2.5≤Ni/(Al+Mn)≤3.0。3.一种根据权利要求1所述的铜合金板带材的生产方法，包括以下步骤：1)熔炼：按照质量配比，采用纯铜、纯锡、纯镁、纯锌、纯镍、Cu-Si中间合金、Cu-Mn中间合金、Cu-Al中间合金、Cu-Ce中间合金、Cu-Ca中间合金为原料，将原料烘干后，置于用感应熔炼炉进行熔炼，得到合金熔体；2)水平连铸：将步骤1)中的合金熔体在水平连续铸造机组上连铸成一定厚度的板坯；3)均匀化退火：将步骤2)中的板坯在设定温度下进行保温，接着进行风冷或空冷；4)铣面：将步骤3)中处理过的板坯，进行铣面，去除表面缺陷；5)冷轧开坯及再结晶退火：将步骤4)中铣面后的板坯进行两道次冷轧，然后在分解氨的气氛下，进行再结晶退火；退火完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；6)中轧及时效：将步骤5)处理过的板坯，进行一道次中轧+预时效+二道次中轧+主时效处理；时效处理在分解氨的气氛下进行；时效完毕后，进行酸洗，去除表面的氧化物；7)精轧及去应力退火：将步骤6)处理过的板坯，进行精...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖柱，方梅，李周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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