一种低成本接插件用铜合金及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本接插件用铜合金及其加工方法，属于有色金属加工领域。该合金按照重量百分比包括：Sn0.01%～2.5%，P0.01%～0.3%，Fe0.01～0.5%，Ni0.01~0.5%，Mn0.01~0.1%，Mg、Cr、Ti和Zr中的至少一种，Mg、Cr、Ti和/或Zr的总量为0.01%~1%，其余为Cu，其中，(a)0.1%≤Fe+Ni≤1%；(b)0.25≤Fe/Ni≤5。该合金采用半连续铸造工艺进行拉铸加工。本发明专利技术铜合金的抗拉强度σb为580～820MPa，塑性延伸率δ为16～22%，电导率为10～16%IACS，弹性好，可以广泛的应用于制造航空航天、电力电子、信息通讯、仪器仪表、医疗器械、日用品等领域的接插件用零件等场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该铜合金适应于制造航空航天、电力电子、信息通讯、仪器仪表、医疗器械、日用品等领域的接插件用零件，属于有色金属加工领域。
技术介绍
随着科学技术的迅猛发展，高强度高弹性高导电性的铜合金材料应用范围日益广泛，需求量持续增加。尤其是在制造航空航天、电力电子、信息通讯、仪器仪表、医疗器械、日用品等领域的接插件用弹性铜合金材料，需求日益增加。高强度高弹性铜合金材料具有强度高、弹性好、耐疲劳、弹性滞后小、耐腐蚀等优良特性。目前，对于高端器件上，一般都采用铍青铜合金。但铍青铜具有天然的缺点，即铍对人体有害。所以广泛被应用的还是锡磷青铜，锡磷青铜具有优良的加工性能、延展性、耐蚀性、耐疲劳性等综合性能，且其弹性性能较一般铜合金好，被广泛用于制造国民生产各相关领域的弹性元件、精密仪器等。但一般锡磷青铜如具有好的弹性性能，需对其添加高的Sn含量，国内常规生产的锡磷青铜如QSnlO-0.3、QSn9-0.3、QSn8_0.3、QSn6.5-0.1中，含Sn量最少的也有4%的Sn含量，目前金属Sn的价格昂贵，Sn含量的增加使得材料整体成本上涨，且由于铜合金中Sn含量较高的时候，由于Sn在铜中极易形成偏析，生产中一般只能采用水平连铸+均匀化退火的方式生产,生产效率及整体成材率均较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本接插件用铜合金的制备及其加工方法。本专利技术采用降低铜合金中Sn含量以及添加P、Fe、N1、Mn等微量元素的方法，对合金成分进行了较大改进，不仅保持了良好的综合性能，而且大大降低了合金材料的成本，最高可降低材料成本约10%。通过对铜合金中Sn含量的降低，减少了铸锭的偏析，利用半连续铸造+热轧技术对合金进行了加工，提高了生产效率。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:一种低成本接插件用铜合金，按照重量百分比，其包括:Sn 0.01% 2.5%，P0.01% 0.3%, Fe 0.01 0.5%, Ni 0.01 0.5%, Mn 0.01 0.1%，Mg、Cr、Ti 和 Zr 中的至少一种，Mg、Cr、Ti和/或Zr的总量为0.01% 1%，即总量应满足0.01%彡Mg+Cr+Ti+Zr彡1%，其余为Cu，所述铜合金制品中的成分需要满足:(a)0.1% ( Fe+Ni ( 1% ； (b)0.25 ( Fe/Ni ( 5。 所述铜合金中，按照重量百分比，优选为Fe 0.05 0.3%，Ni 0.1 0.5%，Mn0.05、.1%。所述铜合金中包含选自Mg、Cr、Ti和Zr中的至少一种微合金化附带元素,其重量百分比含量分别为 Mg 0.01% 1%, Cr 0.01% 0.11%, Ti 0.05% 0.3%, Zr0.01 0.1% ；优选为 Mg 0.1% 0.5%, Cr 0.05% 0.11%, Ti 0.05% 0.2% 或 Ti 0.1% 0.2%, Zr0.05 0.1%。Mg、Cr、Ti和/或Zr的重量百分比总量优选满足0.01% ( Mg+Cr+Ti+Zr ( 0.5% ；所述低成本接插件用铜合金中杂质含量(重量)(0.1%。所添加元素的作用:锡:添加锡元素能提高合金的铸造质量，增加合金的流动性，提高合金的加工性倉泛。磷:添加磷元素可以细化合金的晶粒，可以增加合金的流动性，并且可以改善铜的焊接性能和机械性能。铁:铁能细化铜的晶粒，延缓铜的再结晶过程，提高铜的强度、硬度，改善铜的机械性能。锰:锰元素大量溶于铜，可作为铜的脱氧剂，但少量的锰可以有效的提高铜的软化温度，改善机械性能及加工成型性能。镍、(铁+镍)及(铁/镍)比:在铜中添加镍元素能显著提高合金强度、耐蚀性、硬度、电阻和热电性，并降低合金电阻率温度系数。但镍属于稀缺的战略物资，价格比较昂贵。本专利技术中，镍的控制在0.5%以下。(铁+镍)总量应控制在0.1% ( Fe+Ni ( 1%，过多的(铁+镍)总量不仅增加成本，而且会导致电导率的下降。(铁/镍)比对合金的强度及电导率影响较大，当(铁/镍)比大于5时，电导率明显下降，合金强度也处于一个较低的水平；(铁/镍钴)比小于0.25时，电导率处于平衡，但合金的强度会呈缓慢下降的趋势。而(镍/钴)比处于0.25 < Fe/Ni <5之间时，合金`具有较好的电导率和强度。镁、铬、钛、锆:本专利技术的特点之一是添加一些微量元素(总量不高于1%)来提高合金的性能。添加银能提高合金的抗应力松弛能力。添加铬、锆元素能提高合金的强度和电导率。各微量元素的添加优选方案为:Mg 0.01% 1%，Cr 0.01% 0.11%, Ti 0.1% 0.3%,Zr 0.01 0.1%，总量应满足 0.01% ( Mg+Cr+Ti+Zr ( 1%。本专利技术还提供了上述低成本接插件用铜合金的加工方法，其加工方法为采用半连续铸造工艺进行拉铸。包括以下工艺流程:a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及拉铸，b.热轧，c.铣面，d.冷初轧，e.第一次中间退火，f.切边，g.冷中轧，h.第二次中间退火，1.冷精轧，j.成品退火，k.分条、包装入库。步骤a中，所述投料的具体顺序为:先加入铜(Cu)，熔化后，加入镍(Ni)及锰(Mn)，然后加入铁(Fe)及磷(P)，其次加入CuMg中间合金、CuCr中间合金、CuTi中间合金和/或CuZr中间合金,最后出炉前加入锡(Sn)元素,搅拌,静置8_15min,铸造。步骤a中，所述熔炼的温度为1120 1280°C，所述拉铸的温度控制在1100 1150°C，带材出口温度控制在400 450°C。步骤b中，所述合金热轧采用步进式加热炉，铸锭之间间隔不允许小于250mm，力口热温度采用895°C，时间为I 10h，热轧开始温度不允许小于850°C，热轧终轧温度不允许小于680°C。步骤c中，所述统面为合金(带材)上、下表面各统0.5mm,左、右面各统1mm。步骤d中，所述合金冷初轧的总加工率为60 90%。步骤e中，所述的第一次中间退火的温度为600 850°C，时间为I 5h，冷却方式为随炉冷却。步骤f中，所述切边为合金带材两边分别切边I 5mm。步骤g中，所述冷中轧的总加工率为60 80%。步骤h中，所述的第二次中间退火的温度为600 850°C，时间为I 5h。步骤i中，所述冷精轧的总加工率为60 80%。步骤j中，所述成品退火的温度为300 450°C，时间为I 5h，冷却方式为随炉冷却。本专利技术的优点在于:与接插件行业应用的传统锡磷青铜合金相比，本专利技术的低成本接插件用铜合金在材料上最高可降低成本约10%，最低也可降低5% (根据不同含锡量合金的比较)，即每吨铜合金可节约成本约300(T6000元人民币，另外，该合金无论在强度、导电性还是弹性、加工成型性能方面都是非常优良的，完全能够满足传统的锡磷青铜合金，从而进行替代。并且，该合金材料采用的半连续铸造的方法，与传统锡磷青铜带采用的水平连铸方法相比，生产效率及成材率均较高，工艺流程短，制备过程较简单，解决了传统水平连铸方法生产锡磷青铜带时，铸造组织偏析严重，产品重熔、回炉率高，熔体吸气严重，成材率低的问题。本专利技术的低成本接插件用铜合金的抗拉强度O b可达到580 820MPa，塑性延伸率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本接插件用铜合金，其特征在于：按照重量百分比，其包括：Sn0.01%～2.5%，P?0.01%～0.3%，Fe?0.01～0.5%，Ni?0.01~0.5%，Mn?0.01~0.1%，Mg、Cr、Ti和Zr中的至少一种，Mg、Cr、Ti和/或Zr的总量为0.01%~1%，其余为Cu，其中，(a)0.1%≤Fe+Ni≤1%；(b)0.25≤Fe/Ni≤5。

【技术特征摘要】
1.一种低成本接插件用铜合金，其特征在于:按照重量百分比，其包括:Sn0.01% 2.5%, P 0.01% 0.3%, Fe 0.01 0.5%, Ni 0.0f 0.5%,Mn 0.01 0.l%，Mg、Cr、Ti 和 Zr 中的至少一种，Mg、Cr、Ti和/或Zr的总量为0.01% 1%，其余为Cu，其中，(a)0.1%彡Fe+Ni ( 1% ；(b)0.25 ( Fe/Ni ( 5。2.根据权利要求1所述的低成本接插件用铜合金，其特征在于:所述的Mg、Cr、Ti和Zr 的重量百分比分别为 Mg 0.01% 1%，Cr 0.01% 0.11%, Ti 0.05% 0.3%, Zr0.01 0.1%。3.根据权利要求1所述的低成本接插件用铜合金，其特征在于:所述的Mg、Cr、Ti和/或Zr的总量为0.01% ( Mg+Cr+Ti+Zr ( 0.5%，所述铜合金中杂质重量含量< 0.1%。4.权利要求1-3中任一项所述的低成本接插件用铜合金的加工方法，包括以下工艺步骤:a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及拉铸，b.热轧，c.铣面，d.冷初轧，e.第一次中间退火，f.切边，g.冷中轧，h.第二次中间退火，1.冷精轧，j.成品退火，k.分条、包装入库。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国杰，王建立，程磊，马吉苗，谢水生，马万军，彭丽军，解浩峰，赵洋，肖翔鹏，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，宁波兴业盛泰集团有限公司，
类型：发明
国别省市：