本發(fā)明涉及一種合金的制備方法，尤其是一種易切削碲鈹銅合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鈹銅是以鈹為基本合金元素的銅基合金材料，屬于時(shí)效析出強(qiáng)化的銅基合金。材料經(jīng)固溶和時(shí)效熱處理后，具有高的強(qiáng)度、硬度和彈性極限，彈性滯后小，穩(wěn)定性好，并且具有耐疲勞、耐腐蝕、耐磨、耐低溫、無(wú)磁性、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性、沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等一系列優(yōu)良的綜合性能，被譽(yù)為“有色彈性材料之王”，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣、通訊、儀器、儀表、電訊、輕工、機(jī)械、化工、煤炭等領(lǐng)域。鈹銅材料分為兩大類，第一類為含鈹量1.6～2.1％的高強(qiáng)鈹銅合金，如美國(guó)ASTM牌號(hào)C17200、C17300，第二類為含鈹量為0.2～0.7％的高導(dǎo)電鈹銅合金，如美國(guó)ASTM牌號(hào)C17500、C17510等。隨著電子元器件小型化的趨勢(shì)，對(duì)用鈹銅合金棒、線、管材料為原料進(jìn)行車削加工的電子元器件的尺寸要求小微型化、尺寸精度要求到微米級(jí)，為控制尺寸精度，要求鈹銅合金的車削加工時(shí)的車削力提出以下要求：1、材料的車削力必須減少到不足以導(dǎo)致小微尺寸零件的變形。2、材料的易車削能力能夠滿足高速自動(dòng)機(jī)床車削速度的要求，提高車削效率?；跐M足以上兩點(diǎn)的同時(shí)必須保證和提高鈹銅的固有一系列優(yōu)良的綜合性能。為提高鈹銅合金車削加工性能，常用的方法是在鈹銅合金中添加鉛，但是存在以下弊端：(1)含鉛銅合金在生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)造成環(huán)境污染，在飲用水中的雜質(zhì)及有機(jī)酸等的作用下含鉛銅合金中的鉛會(huì)緩慢析出，危害人體健康，這限制了含鉛鈹銅合金在家電、兒童玩具、電子元器件、汽車等零配件中的使用，歐盟對(duì)鉛在銅合金中的含量的豁免規(guī)定正在逐步取消，但是目前尚無(wú)一種不含鉛的優(yōu)秀車削性能的鈹銅合金來(lái)替代含鉛鈹銅合金的市場(chǎng)需求，本發(fā)明解決了這個(gè)問(wèn)題。x(2)鉛既不固溶于銅，也不與銅形成金屬間化合物，鉛的熔點(diǎn)低(327℃)，含鉛的鈹銅合金易在熱加工過(guò)程中容易造成鈹銅合金開(kāi)裂，因此含鉛鈹銅合金熱加工性能較差；近幾年，有為改善銅合金切削加工性能而添加鉍的文獻(xiàn)報(bào)道，但是實(shí)際運(yùn)用受到限制，原因是鉍的添加對(duì)銅合金的塑性影響較大，在塑性加工過(guò)程中容易造成合金開(kāi)裂，從而不能加工成型，鉍的添加造成材料使用中的疲勞應(yīng)力開(kāi)裂及腐蝕開(kāi)裂，因此鉍元素一直是作為一種對(duì)銅合金性能嚴(yán)重危害的雜質(zhì)元素而在冶煉和加工中進(jìn)行嚴(yán)格的含量控制。綜上所述，研究出一種易于切削的鈹銅合金是目前需要解決的重要問(wèn)題之一。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種易切削碲鈹銅合金及其制備方法。技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種碲鈹銅合金，包括鈹Be0.2～2.1wt.％，碲Te0.1～0.7wt.％，其他元素：鈷Co、鎳Ni、磷P、稀土元素及雜質(zhì)元素，總和≤4wt.％，其余為Cu。所述碲鈹銅合金的制備方法為：a.按照重量百分比進(jìn)行配料、投料、熔煉及鑄造得到錠坯；熔煉過(guò)程中投料順序依次為:陰極銅，銅-鎳中間合金和(或)銅-鈷中間合金和(或)稀土中間合金，銅鈹中間合金，純碲或銅碲中間合金，，熔煉的溫度為1100～1300℃，至溶體溶化后，保溫10-30min，經(jīng)過(guò)除氣、除雜工序后，靜置5-20min，后進(jìn)行非真空或真空澆鑄或半連續(xù)或連續(xù)鑄造；b.將步驟a得到的錠坯依次進(jìn)行：為實(shí)現(xiàn)成分均勻化目的的擴(kuò)散退火、塑性熱加工、塑性冷加工和退火、固溶、時(shí)效熱處理工藝，加工制得碲鈹銅合金的棒、線、管材料；c.或者，將步驟a得到的錠坯依次進(jìn)行：為實(shí)現(xiàn)成分均勻化目的的擴(kuò)散退火、直接進(jìn)行冷加工和退火、固溶、時(shí)效熱處理工藝加工制得碲鈹銅合金的棒、線、管材料。步驟a所述的熔煉為采用真空或非真空感應(yīng)電爐熔煉。步驟b所述的塑性熱加工工藝為擠壓、軋制、鍛造加工工藝。步驟b所述的冷加工工藝為軋制、拉拔、旋鍛加工工藝。步驟c具體為將步驟a得到的錠坯在進(jìn)行成分均勻化擴(kuò)散退火后直接進(jìn)行包括軋制、拉拔、旋鍛加工工藝的冷加工，加工流程中加入退火、固溶、時(shí)效熱處理工藝。步驟a所述的熔煉，在真空熔煉條件下，可以一次性投料或分兩次投料。所述的分兩次投料具體為第一次加入陰極銅、銅-鎳中間合金和(或)銅-鈷中間合金和(或)稀土中間合金等，第二次加銅鈹中間合金和純碲。所添加元素的作用：碲：可以與銅基體形成Cu2Te；(1)此種第二相彌散分布于晶間或晶內(nèi)，這種第二相較軟，且彌散分布于銅基體中，使得切屑易斷，從而達(dá)到改善材料切削性能；(2)Cu2Te的高溫穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高(1140℃)，使得易切削碲鈹銅合金可以進(jìn)行如熱擠壓、熱軋、熱鍛等熱加工。碲(Te)改善車削性能的旁例補(bǔ)充說(shuō)明：碲銅，一種碲(Te)與純銅的合金材料，美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)為C14500，碲銅[1](C14500)合金具有極好的易切削性能和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，以及抗腐蝕性能；是高銅合金中切削性能最好的銅合金材料；而且冷熱加工性能較好，可鍛造、鑄造、擠壓拉制、沖制模壓、鐓煅。其他元素的作用也可進(jìn)一步補(bǔ)充說(shuō)明：其他元素的作用Co、Ni、Ti、稀土元素的含量及作用是常規(guī)的鈹銅合金添加范圍，是為了保持因?yàn)榧尤腠谠靥岣叩能囅餍阅?、抗高溫軟化性能、塑性熱加工性能之外的其他基本性能的物理、機(jī)械性能的而加入的。具體來(lái)說(shuō)Co、Ni、Ti作用是細(xì)化晶粒、阻礙加熱過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大、延緩固溶體分解、抑制晶界反應(yīng)、減少硬脆γ1相、提高時(shí)效硬化效果。以鑭、鈰、鐠為主的稀土元素的作用是多方面的，對(duì)提高抗氧化性、提高導(dǎo)電率、細(xì)化晶粒和提高機(jī)械性能指標(biāo)有益。以上各元素累計(jì)及鉛、硫、鉍、硅等雜質(zhì)元素的重量總和≤4wt.％，有益效果：本發(fā)明提供的一種碲鈹銅合金及其制備方法，具備以下優(yōu)點(diǎn)：1、易于切削：碲的添加可以與銅基體形成Cu2Te，這種第二相較軟，且彌散分布于銅基體中，使得切屑易斷，從而達(dá)到改善材料切削性能；以易車削黃銅HPb62-3(美國(guó)C36000)的車削指數(shù)為100，碲鈹銅的易車削等級(jí)可以達(dá)到65-85，普通鈹銅的車削等級(jí)為12-25。易車削等級(jí)檢測(cè)方法是依據(jù)《易切削銅合金棒》GB-T26306-2010的附錄A(資料性附錄車削性檢測(cè)方法),以下同。2、塑性熱加工穩(wěn)定性好：碲與銅形成Cu2Te，的高溫穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高(1140℃)，使得易切削碲鈹銅合金可以進(jìn)行如熱擠壓、熱軋、熱鍛等熱加工；含鉛的鈹銅合金易在熱加工過(guò)程中容易造成鈹銅合金開(kāi)裂，因此含鉛鈹銅合金熱加工性能較差；3、提高高溫軟化溫度點(diǎn)，本發(fā)明的碲鈹合金比了傳統(tǒng)高鈹鈹銅合金(鈹含量1.7％-2.1％)的高溫軟化溫度點(diǎn)提高75℃±10℃，比傳統(tǒng)低鈹合金(鈹含量0.2％-0.6％)的高溫軟化溫度點(diǎn)提高90℃±10℃，擴(kuò)大了鈹銅材料運(yùn)用的工況范圍。4、碲的添加能提高鈹銅合金的抗電蝕能力。5、環(huán)境負(fù)擔(dān)?。罕苊猬F(xiàn)有含鉛鈹銅中鉛元素對(duì)環(huán)境的危害。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。實(shí)施例實(shí)施例1擠壓法制備碲鈹銅管材(1)按照表1重量百分比進(jìn)行配料，投料順序依次為陰極銅CATH-1、銅鈹中間合金(含鈹4％)、純碲、銅鎳中間合金(含鎳10％)、銅鈷中間合金(含鈷10％)，采用750Kg工頻有芯爐非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1170℃，至溶體溶化后，保溫15min，通入氬氣除雜質(zhì)及氣體，經(jīng)過(guò)除氣除雜后，靜置15min，后用液壓式半連續(xù)鑄造機(jī)鑄造Φ155圓錠，鑄造溫度1100℃，氬氣保護(hù)，鑄造速度150～250mm/min，冷卻水壓0.3MPa，鋸切定尺Φ155×330；(2)采用910℃溫度對(duì)圓錠進(jìn)行熱擠壓，擠壓比為53:1，擠壓機(jī)為2150T雙動(dòng)臥式擠壓機(jī)，擠壓外徑Φ71，壁厚3.5的管坯；(3)經(jīng)過(guò)多道次的拉伸加工和固溶熱處理，得到外徑Φ49壁厚2.75管，狀態(tài)為TD04，然后經(jīng)過(guò)480℃/2h時(shí)效熱處理，兩輥矯直機(jī)矯直、鋸切定尺得到TH04狀態(tài)，外徑Φ45，壁厚2.7，長(zhǎng)度2500的碲鈹銅管。關(guān)于所制備的碲鈹銅管(TH04)的切削性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表3所示。關(guān)于所制備的C17510管的切削性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表3所示。表1碲鈹銅管成分BeCoNiTeFeAlSi余量0.40.21.80.350.050.10.08Cu表2力學(xué)性能(TH04)抗拉強(qiáng)度720MPa維氏硬度235導(dǎo)電率IACS58％表3切削指數(shù)(相對(duì)HPb62-3)碲鈹銅管(TH04)C17510管(對(duì)比組)68～79％27％實(shí)施例2實(shí)施例二：連鑄法制備碲鈹銅棒材(1)按照表4重量百分比進(jìn)行配料，原料為陰極銅CATH-1、銅鈹中間合金(含鈹10％)、銅碲中間合金(含碲10％)、銅鎳中間合金(含鎳10％)、銅鈷中間合金(含鈷10％)，采用真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，首先加入陰極銅CATH-1、銅碲中間合金(含碲10％)、銅鎳中間合金(含鎳10％)、銅鈷中間合金(含鈷10％)，熔化后使用真空加料裝置加入銅碲中間合金(含碲10％)、銅鈹中間合金(含鈹10％)，熔化后升溫至1270℃，高溫除渣，然后低功率降溫至1120℃，保溫20min，以上過(guò)程保持連續(xù)抽真空，真空度保持在8×10-3Pa，后采用非真空水平連續(xù)鑄造，得到Φ22×coil坯料；(2)將坯料通過(guò)軋線機(jī)，在790℃溫度下熱軋變形至Φ14，然后經(jīng)過(guò)多道次固溶熱處理和拉伸加工處理后，得到Φ7.2×coil棒，矯直定尺Φ7.2×2500；(3)最后，通過(guò)無(wú)芯磨床加工至Φ7±0.01×2500，狀態(tài)TD04，或進(jìn)一步進(jìn)行315℃/2h時(shí)效熱處理得到TH04狀態(tài)。本產(chǎn)品可主要用于車削加工射頻同軸連接器的內(nèi)導(dǎo)體原件的原料，可以滿足其微小尺寸的加工過(guò)程中對(duì)尺寸精度保證(因?yàn)闇p少了車削力，避免了零件變形)，和加工效率的要求。關(guān)于所制備的碲鈹銅管(TH04)的切削性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表6所示。關(guān)于所制備的C17200棒的切削性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表6所示。表4碲鈹銅管成分及對(duì)比組C17200成分表5力學(xué)性能狀態(tài)TD04TH04抗拉強(qiáng)度780MPa1275屈服強(qiáng)度730MPa1140維氏硬度245415表6切削性能(相對(duì)HPb59-1)上述實(shí)施方式只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是讓熟悉該
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做出的等同變換或修飾，都應(yīng)涵裝置在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3