一种精密电阻用锰白铜材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种精密电阻用锰白铜材料及其制备方法，该材料的成分为：Ni元素为15~20wt%，Mn元素为18~25 wt%，Sn元素为1.0~2.0 wt%，Ti元素为0.2

【技术实现步骤摘要】
一种精密电阻用锰白铜材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于有色金属加工领域，涉及到一种精密电阻用锰白铜材料及其加工制备方法。

技术介绍

[0002]锰白铜属于一种具有高电阻与高电阻温度系数的铜基合金材料，主要用于制作电位差计、分流器、精密电桥等电阻元器件，在精密仪器、电子电气、信息通信等领域应用广泛。
[0003]随着精密电阻元器件的高精密、高稳定性发展，对精密电阻合金材料的电阻温度系数及性能稳定性提出了更高要求。如何降低锰白铜的电阻温度系数已成为目前该类材料的研究重点内容。

技术实现思路

[0004]目前，合金化元素添加是降低锰铜电阻温度系数的主要手段。锗、铝、硅等元素的添加能够有效降低锰白铜的电阻温度系数，改善其性能稳定性。
[0005]由于锰白铜中的镍、锰元素在高温熔炼过程中以氧化，导致合金铸坯中的镍、锰元素含量难以控制，极大影响了锰白铜的成分与性能稳定性能；此外，镍与锰的氧化物易以杂质的形式存在于合金铸坯中，这些粗大的氧化物会严重影响锰白铜制品的塑性加工性能与强度。因此，如何避免锰白铜在铸造过程中的镍与锰元素的氧化，以提高铸坯的质量也是目前锰白铜产品需要解决的关键问题。
[0006]由上述有关锰铜的应用资料可知，为满足日益复杂的使役环境，锰白铜的综合性能及制备工艺有待于进一步优化。本专利拟通过微合金化元素调控设计一种新型的锰白铜材料，并通过采用真空水平连铸技术、形变热处理工艺优化等方法进一步提高锰白铜的组织与性能稳定性，制备出高强度、低电阻温度系数的精密电阻用锰白铜。
[0007]本专利技术的目的是提供一种结构新颖独特，使用方便，并且能够有机地与所包装商品相契合的精密电阻用锰白铜材料；具体技术方案为：一种低电阻温度系数、高强度的锰白铜材料，所述锰白铜的组分为：Ni元素为15~20wt%，Mn元素为18~25 wt%，Ag元素为1.5~2.5 wt%，Sn元素为1.0~2.0 wt%，Ti元素为0.2~1.0 wt%和剩余部分的Cu加上不可避免的杂质，其中，Mn与Ni的质量比大于1.2。
[0008]上述锰白铜材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将原料加入到真空连续熔炼与铸造系统中的熔炼炉，对真空连续熔炼与铸造系统中的熔炼炉与保温炉进行抽真空，保持熔炼炉与保温炉的真空度低于0.1 Pa；随后，熔炼炉与保温炉中在通入氩气或氮气，使炉内压力为0.07~0.1 MPa。
[0009]步骤二、将步骤一所述的熔炼炉内温度升高至1150~1300℃，当原材料完全熔化后倒入保温炉内进行保温，保温温度为1100~1250℃；金属熔体在保温炉保温3~10min后通过水平连续铸造设备牵引出锰白铜合金杆坯。
[0010]步骤三、将步骤二所述的锰白铜铸锭进行孔型轧制，轧制应变为1.2~4.0。
[0011]步骤四、将步骤三所述的锰白铜进行退火，退火在氩气或氮气等保护气氛下进行，退火温度为500~800℃，退火时间为10~60min。
[0012]步骤五、对步骤四所述的热处理状态的锰白铜依次进行酸洗、碱洗、皂化处理与烘干后，去除合金表面的氧化物。
[0013]步骤六、将步骤五所述的锰白铜合金进行拉拔，拉拔应变为2.0~5.0。
[0014]步骤七、将步骤六所述的锰白铜合金进行退火，退火在氩气或氮气等保护气氛下进行，退火温度为500~800℃，退火时间为10~60min，保温后冷却过程中的冷却速度为5~40℃/min。
[0015]步骤八、对步骤七所述的热处理状态的锰白铜依次进行酸洗、碱洗、皂化处理与烘干后，去除合金表面的氧化物。
[0016]步骤九、对步骤八所述的锰白铜进行多道次拉拔，拉拔至成品尺寸。
[0017]步骤十、对步骤九所述的锰白铜进行时效处理，时效在氩气或氮气保护气氛下进行，时效温度为300℃~450℃，保温时间为0.5~8 h。
[0018]步骤十一、对步骤十所述的退火状态的锰白铜依次进行酸洗、碱洗、皂化处理与烘干后，制得锰白铜成品。
[0019]进一步，所述步骤一中以质量纯度不低于99.95%的纯铜、纯锰、纯镍、纯钛、纯银、纯锡为原材料。
[0020]进一步，所述步骤二所述锰白铜合金杆坯的牵引过程中，水平牵引速度为3~10mm/s，停顿时间为0.1~0.4 s，冷却水流量为100~300 L/min；制得的锰白铜合金杆坯直径为8mm~20mm，杆坯的氧含量小于8ppm。
[0021]进一步，所述步骤七所述的锰白铜主要由铜基固溶体组成，铜基固溶体相的体积分数大于99%；此时，合金延伸率大于35%。
[0022]进一步，所述步骤十所述锰白铜合金中形成的不连续脱溶组织的体积分数小于20%；采用EBSD法测定的锰白铜合金纵截面的KAM值在0.8
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2.8之间；合金基体中会弥散析出大量的NiMn相粒子，NiMn相粒子的平均粒子尺寸为3~32 nm，NiMn相的体积分数约为3%~20%。
[0023]本专利技术中应变η根据公式η=ln(A0/A)计算得出，其中，A0为形变前合金的横截面积，A为合金形变后的横截面积。
[0024]本专利技术的锰铜，其KAM(Kernel Average Misorientation)值能够反映材料内部局部微区的平均取向差。通过统计微区的Kernel平均取向差能够有效反应合金内部的位错密度，KAM值越大，其位错密度越高。本专利技术中KAM值采用EBSD测量得出。此外，合金的平均晶粒尺寸来源于EBSD的统计结果。
本专利技术具有如下有益效果：
[0025]（1）本专利技术通过添加Ti、Ag和Sn等合金元素，使得上述三种微合金化元素能以固溶原子的形式溶于铜基体，形成置换固溶体，尤其是Mn与Ni的质量比大于1.2的情况下，使得锰白铜合金具有更高的电阻率及更低的电阻温度系数；此外，Ti、Ag和Sn等合金元素的添加能够有效抑制不连续脱溶组织的形成，从而提高锰白铜产品的组织均匀性，改善锰白铜的
性能稳定性，同时降低了锰白铜的电阻温度系数。
[0026]（2）本专利技术采用真空连续熔炼与铸造技术制备锰白铜铸坯，由于在气氛保护条件下进行熔铸，能够有效降低合金中的氧含量；此外，采用真空连续熔炼与铸造技术可以制备多尺寸、多规格的锰白铜合金铸坯。
[0027]（3）本专利技术的锰白铜制备方法包括型辊轧制、拉拔、再结晶退火、时效等工序。通过控制拉拔的应变量能够有效的控制晶粒内的位错密度，从而提高合金的电阻率；锰白铜在退火过程中会发生回复再结晶反应，从而形成再结晶组织，能够在一定程度上控制合金的晶粒尺寸，并弱化合金性能的各向异性；锰白铜在时效过程中能够引入低温度电阻系数、高硬度的NiMn相，进一步改善合金的电阻温度系数与强度。
[0028]（4）本专利技术锰白铜具有低电阻温度系数、高强度、高弹性模量等优点，所述锰白铜抗拉强度为600~1100MPa，弹性模量为128~138 GPa，延伸率为1.5~12 %，电阻温度系数α为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精密电阻用锰白铜材料，其特征在于，所述锰白铜材料的组分为：Ni元素为15~20wt%，Mn元素为18~25 wt%，Ag元素为1.5~2.5 wt%，Sn元素为1.0~2.0 wt%，Ti元素为0.2~1.0 wt%和剩余部分的Cu加上不可避免的杂质，其中，Mn与Ni的质量比大于1.2。2.如权利要求1所述的精密电阻用锰白铜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将原料加入到真空连续熔炼与铸造系统中的熔炼炉，对真空连续熔炼与铸造系统中的熔炼炉与保温炉进行抽真空，保持熔炼炉与保温炉的真空度低于0.1 Pa；随后，熔炼炉与保温炉中在通入氩气或氮气，使炉内压力为0.07~0.1 MPa；步骤二、将步骤一所述的熔炼炉内温度升高至1150~1300℃，当原材料完全熔化后倒入保温炉内进行保温，保温温度为1100~1250℃；金属熔体在保温炉保温3~10min后通过水平连续铸造设备牵引出锰白铜合金杆坯；步骤三、将步骤二所述的锰白铜铸锭进行孔型轧制，轧制应变为1.2~4.0；步骤四、将步骤三所述的锰白铜进行退火，退火在氩气或氮气等保护气氛下进行，退火温度为500~800℃，退火时间为10~60min；步骤五、对步骤四所述的热处理状态的锰白铜依次进行酸洗、碱洗、皂化处理与烘干后，去除合金表面的氧化物；步骤六、将步骤五所述的锰白铜合金进行拉拔，拉拔应变为2.0~5.0；步骤七、将步骤六所述的锰白铜合金进行退火，退火在氩气或氮气等保护气氛下进行，退火温度为500~800℃，退火时间为10~60min，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟滨，张雨彩，李明茂，汪航，陈辉明，杨斌，
申请(专利权)人：江西先进铜产业研究院，
类型：发明
国别省市：