專利名稱：一種低成本彈性黃銅合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種代替錫磷青銅材料的低成本彈性黃銅合金。
背景技術(shù)：
高彈性銅基材料廣泛應(yīng)用于電器接插件、彈簧、開(kāi)關(guān)、觸頭等各種彈性元件領(lǐng)域及電子、通訊、儀表等工業(yè)領(lǐng)域。目前，高彈性銅基材料以鈹青銅、錫磷青銅等材料為主。但是，鈹青銅存在工作溫度低，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，鈹氧化物有毒，危害人體，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，而錫磷青銅中的合金元素錫價(jià)格昂貴、制造能耗高、成本高。同時(shí)，我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)時(shí)期，電子、電氣等行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)錫磷青銅帶材的需求增長(zhǎng)很快，以年均12%以上的速度增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，2011年國(guó)內(nèi)錫磷青銅帶的需求量將在20萬(wàn)噸以上。因此，國(guó)內(nèi)外致力于研究錫磷青銅的替代品-低成本高彈性銅基材料。但迄今為止，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出一種成本低彈性好、能夠替代錫磷青銅作接插件應(yīng)用的新型彈性合金材料。CN101050494B公告了一種彈性黃銅合金材料及其生產(chǎn)方法，但其含Ni量達(dá)到 4-5%，因鎳的價(jià)格比錫高，因此，該發(fā)明的彈性黃銅合金成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)出一種低成本彈性黃銅合金材料，以替代錫磷青銅在接插件等領(lǐng)域的應(yīng)用。一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為69 7 重量，鋅為23 26%重量，鋁為3. 3 3. 6%重量，鎳為0. 1 1. 0%重量，錳為0. 12 0. 53%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的彈性黃銅制備工藝采用鐵模鑄造，熱軋開(kāi)坯，冷軋，退火，酸洗等工藝流程。鋁元素加入后縮小α相區(qū)，形成β相的趨勢(shì)大，強(qiáng)化效果好。在熔煉中能形成氧化鋁保護(hù)膜，阻止鋅蒸發(fā)，從而減少鋅燒損。同時(shí)，鋁能提高耐磨性、耐蝕性、彈性等。在成品中，Al的表面離子化傾向比鋅的大，優(yōu)先形成致密而堅(jiān)固的氧化鋁膜，可防止合金的進(jìn)一步氧化。但Al含量高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)Y相，提高合金的強(qiáng)度和硬度，大幅度降低塑性，不利于后道加工。因此，Al加入量一般控制在1-4%左右。如ΗΑ177-2、ΗΑ160-1-1、ΗΑ159-3-2經(jīng)過(guò)加工后彈性模量分別可以達(dá)到102、105、lOOGpa。鎳在黃銅中使α相區(qū)擴(kuò)大，向高鋅黃銅中添加鎳，可獲得含有少量β相的高強(qiáng)度合金。同時(shí)具有提高強(qiáng)度、韌性、抗脫鋅及抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂作用，且壓力加工性能較好。例如HNi65-5彈性模量可以達(dá)到112Gpa。有研究表明加入Ni可以達(dá)到顯著細(xì)化晶粒的效果。值得注意的是，在黃銅中加入一定量的鎳和鋁，具有顯著的回火硬化效應(yīng)。Mn使得α相區(qū)縮小，但作用不大，因此對(duì)黃銅顯微組織的影響較小。同時(shí)，Mn對(duì)黃銅具有顯著的固溶強(qiáng)化、抗腐蝕、提高加工性能的作用。例如ΗΜη58-2的彈性模量可以達(dá)到lOOGpa。值得注意的是，由于合金在低于375°C的溫度下，Mn在Cu中的固溶度下降，當(dāng)Mn含量超過(guò)4%時(shí)，會(huì)析出部分富Mn的ξ相，ξ相為硬脆相，使合金性能降低。同時(shí)，Mn 的加入嚴(yán)重降低材料的電導(dǎo)率，在對(duì)具有一定電導(dǎo)率的合金設(shè)計(jì)時(shí)，控制Mn含量就顯得尤為重要。Al與Ni具有形成Al3Ni化合物的趨勢(shì)，通過(guò)彌散強(qiáng)化、條幅分解、固溶強(qiáng)化等機(jī)理顯著提高材料的性能，而Mn固溶于Cu-Si基體中，顯著提高基體的性能，并促進(jìn)Al與Ni形成Al3M化合物。三種元素的綜合作用將大大地提高材料的性能，尤其是彈性性能。本發(fā)明的低成本彈性黃銅的硬度、彈性模量、延伸率與錫磷青銅相當(dāng)，而強(qiáng)度高于錫磷青銅Y2狀態(tài)的強(qiáng)度。將本發(fā)明產(chǎn)品制成接插件后進(jìn)行插拔、單極吊重等試驗(yàn)，所獲得的參數(shù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，本發(fā)明合金制備流程簡(jiǎn)單、易加工，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。該彈性黃銅性能與錫磷青銅性能相當(dāng)，而原料成本僅為錫磷青銅原料成本的75%_80%。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附表實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1
原材料按69. 58%重量的Cu，25. 75%重量的Si，3. 56%重量的Al，0. 59%重量的Ni， 0.41%重量的Mn，余量為不可避免雜質(zhì)的配比。采用50Kg中頻感應(yīng)爐熔煉，熔煉溫度 1100-1250°C，澆注溫度1080-1150°C。鐵模澆注，鑄錠尺寸為60mm(厚)X 120mm(寬)X 450mm (長(zhǎng))。鑄錠經(jīng)銑面后的尺寸為48mm (厚)X 120mm (寬)X450mm (長(zhǎng))。然后按照熱軋-粗軋-退火-中軋-退火-預(yù)精軋-退火-酸洗-精軋工藝制備。經(jīng)銑面后的鑄錠首先在步進(jìn)爐中加熱60-120分鐘，溫度為750-850°C，然后采用Φ 305 二輥熱軋機(jī)軋制成3. 5mm 厚的板坯。粗軋和中軋均采用Φ250Χ350四輥軋機(jī)軋制，粗軋、中軋后板坯的厚度分別為 2. OmmU. Imm0應(yīng)用Φ 80-Φ 180四輥冷軋機(jī)進(jìn)行板帶的預(yù)精軋和精軋，預(yù)精軋及精軋后板坯的厚度分別為0. 6mm、0. 5mm。制備過(guò)程中退火的工藝參數(shù)為溫度600-750°C，保溫時(shí)間 0. 5-2小時(shí)。由上述方法加工得到的厚度為0. 5mm彈性黃銅成品經(jīng)檢測(cè)，其彈性模量、延伸率與錫磷青銅相當(dāng)，而抗拉強(qiáng)度、電導(dǎo)率則高于錫磷青銅的相應(yīng)性能。其性能對(duì)比如下表所

彈性黃銅及錫磷青銅的性能對(duì)比表
權(quán)利要求
1.一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為69 7 重量，鋅為23 26%重量，鋁為 3. 3 3. 6%重量，鎳為0. 1 1. 0%重量，錳為0. 12 0. 53%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為69.58%重量，鋅為 25. 75%重量，鋁為3. 56%重量，鎳為0. 59%重量，錳為0. 41%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為71.52%重量，鋅為 23. 89%重量，鋁為3. 37%重量，鎳為0. 57%重量，錳為0. 53%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為71.61%重量，鋅為 23. 7%重量，鋁為3. 37%重量，鎳為0. 53%重量，錳為0. 28%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為71.82%重量，鋅為 23. 93%重量，鋁為3. 49%重量，鎳為0. 54%重量，錳為0. 1 重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
一種低成本彈性黃銅合金，其特征是銅為69～72%重量，鋅為23～26%重量，鋁為3.3～3.6%重量，鎳為0.1～1.0%重量，錳為0.12～0.53%重量，余量為不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的低成本彈性黃銅的硬度、彈性模量、延伸率與錫磷青銅相當(dāng)，而強(qiáng)度高于錫磷青銅Y2狀態(tài)的強(qiáng)度。將本發(fā)明產(chǎn)品制成接插件后進(jìn)行插拔、單極吊重等試驗(yàn)，所獲得的參數(shù)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，本發(fā)明合金制備流程簡(jiǎn)單、易加工，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。該彈性黃銅性能與錫磷青銅性能相當(dāng)，而原料成本僅為錫磷青銅原料成本的75%-80%，本發(fā)明的彈性黃銅合金可以代替錫磷青銅合金在接插件領(lǐng)域中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C22C9/04GK102443717SQ20121000531
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者劉鑫霞, 戴姣燕, 李 杰, 武躍維, 洪燮平, 王永如 申請(qǐng)人:寧波金田銅業(yè)(集團(tuán))股份有限公司