一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工程材料制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷 青銅合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 錫磷青銅合金通過(guò)固溶處理、冷變形處理和低溫?zé)崽幚淼确绞娇梢愿纳破浣M織與 性能，是當(dāng)前最常用，也是很重要的一種彈性銅合金材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，錫磷青銅合金的力 學(xué)性能，例如強(qiáng)度與硬度會(huì)隨著Sn元素含量的增加而逐漸提高，Sn含量在4% -9%的錫磷 青銅合金大量被用于制造多種電器開(kāi)關(guān)、繼電器、鼠標(biāo)彈片等電子類元件。由于錫磷青銅合 金在生產(chǎn)過(guò)程中冷加工次數(shù)多、加工硬化率高，熱處理道次多，會(huì)使合金性能不穩(wěn)定；錫磷 青銅價(jià)格隨著Sn含量的增加而逐漸增加，現(xiàn)在的研究人員致力于研制低Sn或無(wú)Sn合金來(lái) 代替錫磷青銅，如 Cu-9Ni-2. 3Sn(C72500)、Cu-22. 7Zn-3. 0A1-0. 4C〇(C68800)等合金，但是 擁有和錫磷青銅相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，卻難以投入生產(chǎn)，可見(jiàn)錫磷青銅在現(xiàn)如今彈性銅合金市場(chǎng)還 將繼續(xù)占有重要位置。
[0003] 錫磷青銅材料廣泛運(yùn)用于電子連接器行業(yè)中，接觸面、插拔力和插拔次數(shù)是決定 連接器力學(xué)性能的三大因素。實(shí)踐證明，決定材料插拔力和插拔次數(shù)的關(guān)鍵因素是合金材 料的屈強(qiáng)比，即在材料所要求的抗拉強(qiáng)度下，盡可能獲得較高的屈服強(qiáng)度，以提高材料的屈 強(qiáng)比，從而提高連接器的插拔次數(shù)，延長(zhǎng)插拔件的使用頻次和壽命，提高電子接插件的質(zhì) 量。
[0004] 目前，中國(guó)從國(guó)外引進(jìn)并改造出具有先進(jìn)科技的銅合金板帶材生產(chǎn)線，但是由于 錫磷青銅合金自身的特殊性以及國(guó)內(nèi)的工藝水平，在生產(chǎn)過(guò)程中仍會(huì)出現(xiàn)各種對(duì)合金性能 不利的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種合金組織致密均 勻、力學(xué)性能優(yōu)異、符合企業(yè)要求的高屈強(qiáng)比高性能彈性錫磷青銅合金的制備方法，以滿足 電子工業(yè)高性能彈性器件對(duì)高使用頻次和高壽命彈性銅合金的需求。
[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金的制備方法，包括以下步驟：
[0008] a.測(cè)定成分：首先選用C5191錫磷青銅廢料為原料，并對(duì)原料經(jīng)直讀光譜儀測(cè)定 其成分；
[0009] b.原料熔煉：將原料經(jīng)帶有Ar氣氣氛保護(hù)的中頻保護(hù)爐中熔煉，并加熱至 1300-1400°C保溫，加入中間合金，充分熔化后，保溫40min后空冷；
[0010] c.水平連鑄：將空冷后的合金經(jīng)水平連鑄機(jī)生產(chǎn)出鑄態(tài)樣；
[0011] d.均勻化退火：將鑄態(tài)樣車光后經(jīng)650°C、4h均勻化退火，并在均勻化退火后多次 冷乳并加工至厚度為〇. 225_的銅帶樣；
[0012] e.低溫退火：將銅帶樣進(jìn)行200~230°C下保溫4h的低溫退火。
[0013] 優(yōu)選地，所述合金成分質(zhì)量百分比為：Sn:5. 5~6. 5wt% ;P:0. 05~0? 19wt% ; Ni:0. 033 ~0? 201wt% ;A1:0 ~0? 002wt% ;Zn:0 ~0? 3wt% ;Fe:0 ~0? 05wt% ;Pb:0 ~ 0. 02wt% ;其余為Cu和不可避免的雜質(zhì)。
[0014] 優(yōu)選地，所述合金成分質(zhì)量百分比為：Sn:6. 08wt% ;P:0. 14wt% ;Ni:0. 151wt% ; A1:0 ~0? 002wt% ;Zn:0 ~0? 3wt% ;Fe:0 ~0? 05wt% ;Pb:0 ~0? 02wt% ;其余為 Cu 和不 可避免的雜質(zhì)。
[0015] 優(yōu)選地，所述合金成分中Cu、Sn及P的質(zhì)量百分比之和不少于99. 5wt%。
[0016] 優(yōu)選地，步驟b中所述中間合金為元素Sn、P、Ni、Al、Zn、Fe與Pb中一種或幾種的 混合物。
[0017] 優(yōu)選地，步驟d中冷乳道次至少2次，且冷乳的總變形量為40~80%。
[0018] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] (1)本發(fā)明中原料為C5191錫磷青銅廢料，采用直讀光譜儀對(duì)原料測(cè)定成分后，在 熔煉過(guò)程加入原料中不足的中間合金元素，明顯降低了生產(chǎn)成本、減少了材料的損耗、符合 節(jié)能減排的環(huán)保理念。
[0020] (2)本發(fā)明中對(duì)于Sn的含量控制合理，對(duì)C5191錫磷青銅合金組織未有很大影響， 合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有一定幅度的提高。
[0021] (3)本發(fā)明中對(duì)于P的含量控制合理，C5191錫磷青銅合金組織中晶粒的生長(zhǎng)被逐 漸抑制，合金的硬度隨P元素含量增加有小幅度提升，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都是先升高后 降低，屈強(qiáng)比較高。
[0022] (4)本發(fā)明中對(duì)于Ni的含量控制合理，C5191錫磷青銅合金中y相的生長(zhǎng)被抑 制，合金的硬度隨Ni元素增加先降低后升高，抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度都隨Ni含量的增加先升 高后降低，屈強(qiáng)比較高。
[0023] (5) C5191錫磷青銅合金在冷變形后進(jìn)行低溫退火，合金內(nèi)部出現(xiàn)大量溶質(zhì)原子偏 聚在形變孿晶區(qū)域說(shuō)明了冷變形是在低溫退火之前所必須經(jīng)歷的過(guò)程，也是能夠起到強(qiáng)化 作用的前提條件，不僅提供了附加能量，還于組織內(nèi)部產(chǎn)生有序疇，在退火后提高了合金的 硬度與強(qiáng)度。
[0024] (6)低溫退火條件下的C5191錫磷青銅屈服強(qiáng)度比沒(méi)有退火的高，隨著退火溫度 的下降，延伸率隨之下降，屈服強(qiáng)度不斷提高，而抗拉強(qiáng)度略微減小，可能是因?yàn)榈蜏赝嘶?抑制了晶粒的長(zhǎng)大，屈強(qiáng)比不斷提高。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所述的一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金在實(shí)施例1中的的金相顯 微組織圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明所述的一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金在實(shí)施例2中的的金相顯 微組織圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明所述的一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金在實(shí)施例3中的的金相顯 微組織圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明所述的一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金在實(shí)施例4中的的金相顯 微組織圖；
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述，以下實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人 員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種高屈強(qiáng)比高彈性錫磷青銅合金的制備方法，包括以下步驟：
[0032] a.測(cè)定成分：首先選用C5191錫磷青銅廢料為原料，并對(duì)原料經(jīng)直讀光譜儀測(cè)定 其成分；
[0033] b.原料熔煉：將原料經(jīng)帶有Ar氣氣氛保護(hù)的中頻保護(hù)爐中熔煉，并加熱至 1300-1400°C保溫，加入中間合金，充分熔化后，保溫40min后空冷；
[0034] c.水平連鑄：將空冷后的合金經(jīng)水平連鑄機(jī)生產(chǎn)出鑄態(tài)樣；
[0035] d.均勻化退火：將鑄態(tài)樣車光后經(jīng)650°C、4h均勻化退火，并在均勻化退火后多次 冷乳并加工至厚度為〇. 225_的銅帶樣；
[0036] e.低溫退火：將銅帶樣進(jìn)行200°C下保溫4h的低溫退火。
[0037] 在本實(shí)例中，所述合金成分質(zhì)量百分比為：Sn:6. 08wt % ;P:0. 14wt