锡磷青铜带材、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种锡磷青铜带材、其制备方法及应用。按质量百分比计，锡磷青铜带材包括Sn 4.0～10wt％，P 0.01～0.3wt％，余量为Cu和不可避免的杂质元素，

【技术实现步骤摘要】
锡磷青铜带材、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及铜合金加工
，具体而言，涉及一种锡磷青铜带材、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]锡磷青铜是常用的弹性铜合金，通过Sn、P元素作用和冷加工硬化可获得较好的机械性能，易于加工冲制成各种复杂形状的弹性元件，它不仅具有优良的弹性性能，且具有耐腐蚀、耐磨、无磁性的特点，是目前铜基弹性合金材料中用量最大、用途最广的弹性材料。但是，随着科学技术的日新月异，电子部件向微型化方向发展，用于端子连接器的元件也向微型化发展，使得元件的弯曲加工部的弯曲半径较之前弯曲半径更小，弯曲加工处更容易出现褶皱、橘皮和裂纹等现象。使得广泛应用于端子连接器的锡磷青铜要求具有更高的弯曲性和高机械强度，来满足电子部件日益发展的需要。然而普通的锡磷青铜合金已无法同时满足以上性能要求，难以支撑连接器小型化、轻薄化的结构设计的需要。
[0003]在现有技术中，专利CN113106290 A公布了一种高性能锡磷青铜带材及其制备方法，该锡磷青铜带材通过控制带材中的变形晶粒组织占比来获得高强度和相应的折弯性能，但该带材在坏方向上的折弯性能仅小于等于1.5，坏方向上折弯性能仍显不足，无法满足更高弯曲性和高机械强度的要求。专利CN 113088756A公布了一种锡磷青铜带材及其制备方法，该锡磷青铜带材通过控制带材中小角度晶界和大角度晶界的体积占比大于等于2来控制带材的强度等性能，由于变形组织过多，位错缺陷等占比较大，使得同状态下带材折弯性能差，因此，难以满足更高弯曲性和高机械强度的要求。专利CN113106291A公布了一种综合性能优异的锡磷青铜带材及其制备方法，该专利仍以小角度晶界高占比来控制带材的综合性能，并以带材中具有较高的立方织构占比来提升弯曲性，然而由于锡磷青铜带材是中低层错能面心立方金属，难以获得如此多的面心立方织构，从而无法获得即满足更高弯曲性和高机械强度的要求。专利CN1287000C公布了一种弯曲加工性出色的磷青铜条，该专利通过控制成品带材不均匀条纹组织占比并结合晶粒尺寸来获得更好的弯曲加工性，但未考虑晶界之间的类型和占比，以及织构占比和织构对折弯性能的影响因素，且不均匀条纹范围太宽，不利于精准控制锡磷青铜带材的高弯曲加工性和高机械性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种锡磷青铜带材、其制备方法及应用，以解决现有技术中高端端子用锡磷青铜带材无法控制和兼顾高机械强度和高折弯加工性的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锡磷青铜带材，按质量百分比计，包括Sn 4.0～10wt％，P 0.01～0.3wt％，余量为Cu和不可避免的杂质元素，锡磷青铜带材的
△
Sn为5～20％，平均晶粒尺寸<2μm，晶粒尺寸标准差<1.2μm，低ΣCSL晶界占比为10～45％；其中，
△
Sn通过以下关系式获得：Sn0为锡磷青铜带材的Sn元
素浓度值，Sn1为锡磷青铜带材的不均匀偏析条纹组织中的Sn元素最高浓度值，Sn2为不均匀偏析条纹组织中的Sn元素最低浓度值。
[0006]进一步地，锡磷青铜带材的大角度晶界的长度分数L为40～85％，小角度晶界的长度分数S为15～60％，其中，大角度晶界为相邻晶粒取向差＞15
°
，小角度晶界为相邻晶粒取向差为2～15
°
；优选地，L和S的比值为(0.67～5.67):1；更优选地，L和S的比值为(1.38～5.67):1。
[0007]进一步地，锡磷青铜带材中，高斯织构的组分为3～8％，铜型织构的组分为1～3％，黄铜型织构的组分为3～6％，其余织构的各组分＜3％，且其余织构的各组分呈随机分布态势。
[0008]进一步地，锡磷青铜带材的抗拉强度为605～890MPa，屈服强度为580～870MPa，延伸率为10～35％，硬度为200～268HV。
[0009]进一步地，锡磷青铜带材在进行90
°
折弯时，GW方向的R/t值为0，BW方向的R/t值≤0.5。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了上述锡磷青铜带材的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将锡磷青铜原料进行电磁水平连铸，得到电磁水平连铸铸坯；步骤S2，将电磁水平连铸铸坯进行均匀化退火，然后进行冷轧开坯，再进行第一再结晶退火，得到冷轧退火材；步骤S3，将冷轧退火材进行中轧变形，然后进行第二再结晶退火，得到中轧退火材；步骤S4，将中轧退火材进行精轧变形，然后进行第三再结晶退火，得到精轧退火材；步骤S5，将精轧退火材进行留底轧制，然后进行留底退火，得到留底退火材；步骤S6，将留底退火材进行成品轧制，得到成品轧制材，然后进行去应力退火，得到锡磷青铜带材。
[0011]进一步地，步骤S1中，电磁水平连铸的磁场强度为20Gs～100Gs；优选地，步骤S2中，均匀化退火的退火温度为670～690℃，保温时间为6～8h；优选地，冷轧开坯的变形量为80～90％；更优选地，第一再结晶退火的退火温度为500～560℃，保温时间为3～8h；优选地，步骤S3中，中轧变形的变形量为50～70％；更优选地，第二再结晶退火的退火温度为450～500℃，保温时间为3～8h；优选地，步骤S4中，精轧变形的变形量为45～60％；更优选地，第三再结晶退火的退火温度为400～450℃，保温时间为3～5h；优选地，步骤S5中，留底轧制的变形量为45～60％；更优选地，留底退火的退火温度为630～700℃，保温时间为20～50s；优选地，步骤S6中，成品轧制的变形量为20～50％；更优选地，去应力退火的退火温度为260～320℃，保温时间为3～5h。
[0012]进一步地，步骤S4中，精轧退火材的平均晶粒尺寸<4μm，晶粒尺寸标准差<1.9μm，低ΣCSL晶界占比≥65％；优选地，步骤S5中，留底退火材的平均晶粒尺寸<3μm，晶粒尺寸标准差<1.4μm，低ΣCSL晶界占比为65～75％。
[0013]进一步地，与成品轧制材相比，锡磷青铜带材的抗拉强度和硬度均下降，抗拉强度的下降幅度为25～50MPa，硬度的下降幅度为8～30HV。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了上述锡磷青铜带材或者由上述制备方法得到的锡磷青铜带材在端子连接器中的应用。
[0015]本专利技术技术方案与现有技术相比，至少具有以下区别特征：
[0016]1、本专利技术的锡磷青铜带材的平均晶粒尺寸在2μm以下，晶粒组织细小而均匀，从而使得锡磷青铜带材能够充分发挥细晶强化的作用，进一步可以在较低的冷变形下得到高于
普通锡磷青铜带材的强度和硬度，以及较为优异的韧性。
[0017]2、与传统锡磷青铜相比，本专利技术的锡磷青铜带材微观偏析基本消除，进一步还具有更高比例的大角度晶界和更高比例的总低ΣCSL晶界的占比，尤其是在BW方向上呈现出更为优异的折弯性能，在BW方向上较低的R/t值时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡磷青铜带材，其特征在于，按质量百分比计，包括Sn 4.0～10wt％，P 0.01～0.3wt％，余量为Cu和不可避免的杂质元素，所述锡磷青铜带材的
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Sn为5～20％，平均晶粒尺寸<2μm，晶粒尺寸标准差<1.2μm，低ΣCSL晶界占比为10～45％；其中，
△
Sn通过以下关系式获得：Sn0为所述锡磷青铜带材的Sn元素浓度值，Sn1为所述锡磷青铜带材的不均匀偏析条纹组织中的Sn元素最高浓度值，Sn2为所述不均匀偏析条纹组织中的Sn元素最低浓度值。2.根据权利要求1所述的锡磷青铜带材，其特征在于，所述锡磷青铜带材的大角度晶界的长度分数L为40～85％，小角度晶界的长度分数S为15～60％，其中，所述大角度晶界为相邻晶粒取向差＞15
°
，所述小角度晶界为相邻晶粒取向差为2～15
°
；优选地，L和S的比值为(0.67～5.67):1；更优选地，L和S的比值为(1.38～5.67):1。3.根据权利要求1或2所述的锡磷青铜带材，其特征在于，所述锡磷青铜带材中，高斯织构的组分为3～8％，铜型织构的组分为1～3％，黄铜型织构的组分为3～6％，其余织构的各组分＜3％，且所述其余织构的各组分呈随机分布态势。4.根据权利要求1至3中任一项所述的锡磷青铜带材，其特征在于，所述锡磷青铜带材的抗拉强度为605～890MPa，屈服强度为580～870MPa，延伸率为10～35％，硬度为200～268HV。5.根据权利要求1至4中任一项所述的锡磷青铜带材，其特征在于，所述锡磷青铜带材在进行90
°
折弯时，GW方向的R/t值为0，BW方向的R/t值≤0.5。6.权利要求1至5中任一项所述的锡磷青铜带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将锡磷青铜原料进行电磁水平连铸，得到电磁水平连铸铸坯；步骤S2，将所述电磁水平连铸铸坯进行均匀化退火，然后进行冷轧开坯，再进行第一再结晶退火，得到冷轧退火材；步骤S3，将所述冷轧退火材进行中轧变形，然后进行第二再结晶退...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄花芬，陈忠平，向朝建，杨春秀，张曦，莫永达，王虎，万达，
申请(专利权)人：昆明冶金研究院有限公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：