【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锡磷青铜合金材料，具体涉及一种高性能锡磷青铜合金线材及其制备工艺。
技术介绍
1、锡磷青铜具有优良的弹性，耐蚀、耐磨、抗磁、易钎焊、电镀、以及良好的加工性能，已广泛应用于制作轴套、轴承座、各种接插件、连接件、继电器等耐磨抗磁及弹性元件。锡磷青铜线材的常规制备加工方法通常采用水平连铸或半连铸、高温退火、热挤压、冷拉拔及相应的热处理工艺，为保证线材表面光洁度而增加剥皮工序，工艺道次多，路线长，材料利用率不高，合金线材的生产效率低。由于铜锡合金凝固区间宽，很容易形成发达的树枝晶，凝固收缩过程富sn液相在枝晶通道间回流到边部造成逆偏析，导致后续的加工过程中产生裂纹等缺陷。
2、为了改善材料均匀性，通常采取添加晶粒细化剂或稀土元素、改善铸造工装以强化冷却均匀性、特殊的热处理工艺等，但一方面，受限于常规铸造方式，熔体氧含量难以稳定控制，导致材料性能不均匀，不利于后续连续稳定拉丝；此外，精炼覆盖剂中部分元素如钙、硼的引入可能形成氧化物或新相，导致材料力学性能下降。
3、现有技术中公开号为cn115404369a的专利通过铸锭高温退火及热挤压，实现了锡磷青铜热挤压开坯，获得了组织致密的毛坯，为后道拉伸获得表面光洁的锡磷青铜线材奠定了基础，但铸锭需切头锯尾，材料利用率不高，后续生产过程经过2次罩式退火，能耗也较高；公开号为cn104152742a的专利将原料熔铸拉铸为直径12mm的杆坯后，进行五道次加工，中间需多次退火及酸洗，工艺流程较为繁琐，且对环境不利。此外，现有锡磷青铜如c5210、c5191的抗拉强度
技术实现思路
1、为解决现有技术中工艺流程繁复、材料利用率不高、合金线材的生产效率低、力学性能不能满足高端电子插接件客户的需求的技术问题，本专利技术的目的是提供一种高性能锡磷青铜合金线材及其制备工艺，提高合金材料的生产效率的同时，提高其抗拉强度满足高端客户需求。
2、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：
3、一种高性能锡磷青铜合金线材的制备工艺，包括以下步骤：
4、s1.按照包括如下原料的质量百分比进行配料：sn 3～13％、p 0.02～0.8％、其余为cu，所述原料还包括cr、ti、zn和ni中的一种或几种，cr、ti、zn或ni的质量百分比为0.02～0.3％，将铜板和相应合金投入熔化炉中熔炼，得到铜合金液，所述铜合金液由上引结晶器从熔化炉中引出进行铸造，在所述上引结晶器的保温帽上方设置钕铁硼强磁铁，并施加25～45hz的电磁频率，得到铜合金铸杆；
5、s2.对s1得到的铜合金铸杆进行退火处理，所述退火处理的温度为680～780℃，得到退火后的铜合金铸杆；
6、s3.对s2得到的退火后的铜合金铸杆进行冷轧处理，使用皂化液进行润滑冷却，得到冷轧后的铜杆；
7、s4.对s3得到的冷轧后的铜杆进行退火处理，所述退火处理的温度为480～650℃，得到退火后的铜杆；
8、s5.对s4得到的退火后的铜杆进行拉拔处理，然后进行在线退火处理，所述在线退火处理的电压为95～150v，拉伸速度为6～12m/s，冷却后得到所述高性能锡磷青铜合金线材。
9、本专利技术中上引结晶器的保温帽上方设置钕铁硼强磁铁，以产生横向磁场进行末端凝固区电磁搅拌，细化凝固组织，改善合金逆偏析，施加25～45hz的电磁频率，在该电磁频率范围内，合金的宏观凝固组织发生了柱状晶到等轴晶的转变，微观凝固组织由树枝晶转变为蔷薇状组织，同时电磁振荡引起的宽幅往复流动使固液界面前沿温度场和溶质场均匀，有利于形成等轴晶，促使枝晶折断抑制逆偏析。电磁频率低于25hz时，合金偏析改善不明显，凝固组织粗大；频率高于45hz时，电磁振荡频率过高形成了窄幅往复流动，不能有效折断枝晶、达到细化晶粒的目的。
10、进一步地，在s1中，cr、ti、zn或ni的质量百分比之和为0.03～0.6％。
11、进一步地，在s1中，所述原料还包括稀土元素，其中，稀土元素的质量百分比为0.005～0.012％。
12、进一步地，所述稀土元素选自la、ce、y和sc中的一种或几种。
13、添加la可净化熔体、细化铸造组织和脱氧除气，促进上引工艺的运行，同时改善铸坯后续深加工性能，且la和ce共同添加时效果更佳。
14、添加ce主要可以净化熔体，消除杂质的有害作用，并与铜生成弥散分布的cucep金属间化合物，提高了合金强度；与cr、ni等元素共同添加时，改善偏析，抑制γ相的生成，但要控制各元素添加量。
15、添加y和sc起细化晶粒和提高合金高温抗氧化性的作用，原因是稀土原子填补正在生长中的铜或合金的晶粒新相的表面缺陷，生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而细化晶粒，而在同时添加了cr时，cr颗粒在晶界处偏聚，利于生成cr2o3氧化膜，抑制氧化的进行，提高运用端的可靠性和耐用性。稀土元素添加一种或几种，部分稀土元素共同添加，即混合稀土，除了起到净化熔体，提高熔体的致密度和流动性，利于铸造的进行外，还可改善凝固组织，细化晶粒、减少偏析，提高合金强度，同时较好的组织均匀性也为后续多道次冷加工奠定基础。
16、但稀土在铜中的固溶度低，添加量过多时会形成硬脆相，使合金塑性恶化，且因烧损加剧，造成熔体均匀性难以控制，生成的熔点高、密度大的稀土氧化物粘性渣，也会污染熔体，降低熔体流动性不利于铸造的进行。
17、进一步地，在s1中，所述熔化炉中的温度为1200～1300℃，所述铸造的温度为1180～1230℃。
18、在具体实施方式中，在s1中，将铜板加入非真空中频感应炉进行熔炼，待铜板熔化后添加锡块，通入氮氩混合气体进行保护，加入铜磷中间合金，再添加铜铬中间合金、海绵钛、纯锌和纯镍中的一种或几种，还可以加入铜镧、铜铈、铜钇、铜钪中间合金中的一种或几种，将温度控制在1200～1300℃，待熔体完全熔化后，搅拌均匀并覆盖木炭，铸造温度控制在1180～1230℃，保温30～35min后进行上引连铸。
19、进一步地，在s1中，所述铸造采用上引连铸的方式，上引连铸采用“拉～停”制度，节距设置为2～8mm，停拉比例为40～60％，上引速度为650～1150mm/min。
20、进一步地，s1得到直径9～16mm的铜合金铸杆，铸杆横截面中sn含量的不均匀性≤0.15％，宏观组织等轴晶比例≥85％，氧含量≤10ppm。
21、进一步地，在s2中，所述退火处理在惰性气体氛围下进行，保护气体为氮氩混合气体，体积比例为(4～5):1。
22、进一步地，在s2中，升温至所述退火处理的温度的时间为1～1.5h，所述退火处理的时间为5～9h，退火处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能锡磷青铜合金线材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S1中，所述原料还包括稀土元素，稀土元素的质量百分比为0.004～0.012％。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S1中，所述熔化炉中的温度为1200～1300℃。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S1中，所述铸造的温度为1180～1230℃。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S1中，所述铸造采用上引连铸的方式，上引连铸采用“拉～停”制度，节距设置为2～8mm，停拉比例为40～60％，上引速度为650～1150mm/min。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S2中，升温至所述退火处理的温度的时间为1～1.5h，所述退火处理的时间为5～9h，退火处理后2～3h内将温度降温至100℃以下。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S3中，所述皂化液的浓度为10～12％，pH值为7.0～7.6，温度为25～45℃。
9.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在S5中，在接触式连续退火拉丝机中进行多次拉拔处理，道次加工率为5～23％，道次加工率依次减小。
10.一种权利要求1～9任意一项所述的制备工艺得到的高性能锡磷青铜合金线材。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能锡磷青铜合金线材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在s1中，所述原料还包括稀土元素，稀土元素的质量百分比为0.004～0.012％。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在s1中，所述熔化炉中的温度为1200～1300℃。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在s1中，所述铸造的温度为1180～1230℃。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在s1中，所述铸造采用上引连铸的方式，上引连铸采用“拉～停”制度，节距设置为2～8mm，停拉比例为40～60％，上引速度为650～1150mm/min。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在s2中，升温至所述退火处理的温度的时间为1～1....
【专利技术属性】
技术研发人员：廖飞，支月鹏，辛斌斌，章荣荣，邓明华，陆晨龙，冷哲，金榕，
申请(专利权)人：江苏亨通电力智网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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