專利名稱：高強(qiáng)高導(dǎo)彈性銅合金及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用作儀器儀表、電氣、電子、電訊等工業(yè)部門制造導(dǎo)電彈性元件的銅合金。
鈹青銅一直被認(rèn)為是較理想的彈性銅合金。由于鈹青銅的價格貴、鈹?shù)亩竞Υ?，在生產(chǎn)應(yīng)用過程中產(chǎn)品性能不易控制等問題的存在，國內(nèi)外研制了各種其他彈性銅合金。這些合金中有Cu-Ni-Sn系合金，它具有高的強(qiáng)度和彈性，但其導(dǎo)電率及耐疲勞性能差。還有Cu-Ti系合金，其導(dǎo)電性也低于鈹青銅。近年來研制了Cu-Ni-Si系，如CN86102885A、(U.S.Patent 4594221)所述合金有高的強(qiáng)度和導(dǎo)電率，但它未涉及彈性，而且其成分在本發(fā)明合金范圍之外。
日本公開照59-145749專利也提供了一種用于半導(dǎo)體儀器引線的銅合金，其Si和Ni含量也都低于本發(fā)明的合金，強(qiáng)度只有50-80公斤/mm2并且未涉及到彈性好壞。日本公開照62-180025提供一種電子儀器用銅合金。Ni，Si的范圍與前面幾篇都差不多，沒有一篇象本發(fā)明合金的Ni、Si含量這么高，而且該合金的抗拉強(qiáng)度只有50-60Kg/mm2，遠(yuǎn)不能滿足要求。U.S.Patent 4，338，130介紹了Cu-Ni-Si-Cr-Al合金，屬沉淀硬化型合金，其σ0.2是在60-100Kg/mm2，范圍內(nèi)，導(dǎo)電率在14-20%IACS，未涉及彈性性能。
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度σb≥95Kg/mm2高屈服強(qiáng)度σ0.2≥90Kg/mm2、高強(qiáng)性E≥1250Kg/mm2及較高導(dǎo)電性能≥20%IACS的銅基合金，并且不含有毒元素。
本發(fā)明合金基本組成為5-12%Ni，1.2-2.5%Si，0.2-1.0%Sn，0.05-1.0%Cr，0-0.7%Zr，0-0.6%Ti其余為Cu和雜質(zhì)。還可以加入≤1.0%Fe，≤0.15P或Sb。其中NiSi＝4.0-5.5∶1。這種合金最佳的成份為7-10%Ni，1.2-2.2%Si，0.3-0.7%Sn，0.08-0.3%Cr，0-0.30%Zr，0-0.15Ti，余量為銅和雜質(zhì)。其中Ni∶Si＝4.2-5.0∶1。
制作本發(fā)明的合金，一般銅、鎳、錫、鋯、硅、鐵、鈦、銻等以純金屬形式作原料，鉻、磷以中間合金加入合金。熔鑄最好在真空中進(jìn)行。先將銅和鎳熔化并加熱到1200-1300℃，使熔體在這溫度下保持20分鐘左右，然后按合金的成份范圍將其它元素加入熔體。合金化的熔體澆入鑄鐵模。
鑄錠經(jīng)熱加工、退火和冷加工制成所需規(guī)格和形狀，為保證合金獲得所需的綜合性能，在成品加工前需進(jìn)行淬火處理。淬火加熱溫度為900-960℃，保溫時間40-90分鐘，淬火介質(zhì)為工業(yè)用冷水。經(jīng)淬火處理的坯料經(jīng)過40-60%的冷變形后，接著在400-450℃時效處理90-120分鐘。
本發(fā)明合金具有高的強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，和彈性，同時還有較高的導(dǎo)電性能。本發(fā)明合金具有好的熱加工性能及冷加工性，生產(chǎn)工藝簡單，同時不含有毒元素，避免了有毒元素對環(huán)境的污染及操作人員的危害。
實例1，在真空爐中用Cu、Ni、Sn、Zr、Ti、Cu-Cr中間合金進(jìn)行合金化，配制含10%Ni，2.0%Si，0.4%Sn，0.35%Zr，0.56%Ti，1%Cr的高強(qiáng)高導(dǎo)彈性銅合金。把Cu和Ni熔化加熱到1250℃，使熔體在這個溫度精煉20分鐘，按著把上述元素加入熔體。合金化的熔體澆入鑄鐵模內(nèi)。鑄錠經(jīng)機(jī)加工后進(jìn)行熱軋、中間退火和冷軋;成品加工前在950℃加熱60分鐘，淬入冷水中;接著冷軋成1.0毫米的板材，最后在450℃進(jìn)行2小時時效處理，測得的性能結(jié)果是σb＝113-116Kg/mm2，σ0.2＝111-113Kg/mm2，δ＝2.5%，E＝13500-14200Kg/mm2，導(dǎo)電率＝20.3%IACS。
實例2，按實例1敘述的方法配制含8%Ni，1.8%Si，0.6%Sn，0.6%Cr，0.1%Zr，0.1%Ti的高強(qiáng)高彈性銅合金。把熔制的合金加工成0.1毫米的帶材進(jìn)行應(yīng)用。該半成品的性能是σb＝107-110Kg/mm2，σ0.2＝104-108Kg/mm2，δ＝3-4%，導(dǎo)電率＝24%IACS。
實例3，按實例1敘述的方法配制含8.6%Ni，2%Si，0.6%Sn，0.6%Cr，0.2%Zr的高強(qiáng)高導(dǎo)彈性銅合金。把熔制的合金加工成1.5毫米的板材，該板材的性能是σb＝104-106Kg/mm2，σ0.2＝103-104Kg/mm2，δ＝4.5-5%，E＝12700Kg/mm2，導(dǎo)電率＝20%IACS。
實例4，按實例1敘述的方法配制含6%Ni，1.5%Si，0.2%Sn，1.0Cr，0.6%Fe，0.1%P的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金。用熔制的合金加工成1.0毫米的板材，該板的性能是σb＝104-106Kg/mm2，σ0.2＝103-105Kg/mm2，δ＝4%，導(dǎo)電率＝23.4%IACS。
權(quán)利要求
1.一種用于電子工業(yè)高導(dǎo)、高強(qiáng)、高彈性的銅合金，它是由Cu、Ni、Si、Sn、Cr、Zr、Ti組成，其特征是該合金的基本組成為5-12%Ni、1.2-2.5%Si，0.2-1.0%Sn，0.05-1.0%Cr，0-0.7%Zr，0.6%以下的Ti，其余為Cu和雜質(zhì)。其中Ni∶Si=4.0-5.5∶1。
2.如權(quán)利要求1所述銅合金，其特征是加入≤1.0%Fe，≤0.15P或Sb。
3.如權(quán)利要求1所述銅合金，特征是其化學(xué)成分為7-10%Ni，1.2-2.2%Si，0.3-0.7%Sn，0.08-0.3%Cr，0-0.3%Zr，0-0.15%Ti，余量為銅和雜質(zhì)。其中Ni∶Si＝4.2-5.0∶1。
4.一種制造高強(qiáng)、高導(dǎo)、高彈性銅合金的方法它包括熔鑄、熱加工、退火及冷加工等過程，其特征在于(1)Cu、Ni、Sn、Zr、Fe、Si、Ti、Sb以純金屬加入，Cr以CuCr中間合金加入，P以Cu-P中間合金加入。(2)Cu、Ni先加入爐內(nèi)，熔化后在1200-1300℃精煉20分鐘再加入其它元素。(3)成品加工前需淬火處理，淬火加熱溫度為900-960℃，保溫時間40-90分鐘，淬火介質(zhì)為工業(yè)用冷水。(4)經(jīng)淬火處理后的坯料再經(jīng)40-60%冷變形。(5)400-450℃時效處理90-120分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是其熔鑄在真空爐中進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明是一種高強(qiáng)高彈性的銅合金，并且有高的導(dǎo)電性能。由Cu、Ni、Si、Sn、Cr、Zr、Ti組成的多元銅合金，可用作儀器、儀表、電氣、電子、電訊等部門彈性元件。
文檔編號C22C9/06GK1061442SQ90106428
公開日1992年5月27日 申請日期1990年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月13日
發(fā)明者伍招才, 王純?nèi)A, 吳翔 申請人:沈陽有色金屬加工廠