專利名稱：高致密、無偏析、耐磨銅合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高致密、無偏析、耐磨銅合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。主要用作軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料，取代有毒的鈹青銅、含鉛銅等。
背景技術：
高強、耐磨、無毒銅合金是現(xiàn)代工業(yè)領域零部件、元器件、接插元件、接觸器等的關鍵材料，被廣泛應用于電子、電力、汽車、電工、機械、軍工等行業(yè)。傳統(tǒng)材料主要有CuBe系、CuSn系、CuAl系、CuPb系等，由于Be、Pb的毒性很大，對人體和自然環(huán)境具有很大的破壞和污染作用，在許多工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)立法嚴格禁止生產(chǎn)含Be、含Pb產(chǎn)品。
國內(nèi)外相關行業(yè)傳統(tǒng)的制備方法有熔鑄法、粉末冶金法、離心鑄造法等。但是這些方法生產(chǎn)工藝復雜、成本高、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定、產(chǎn)品性能有缺陷等。圍繞代替鈹青銅和改進銅錫高強、耐磨銅合金性能及降低制造成本的目標，國內(nèi)外相關行業(yè)進行了大量的研究工作。如美國SCM、OMG公司，日本松下電器、古河電器公司等，德國SIEMENS公司，韓國LKENG公司等，以及國內(nèi)的洛陽銅加工廠、上海銅加工廠、沈陽銅業(yè)有限公司、中南大學、天津大學、哈爾濱工業(yè)大學、昆明貴金屬研究所等單位，都曾在這方面做過許多的研究工作。但是到目前為止，青銅合金存在的問題還未得到較好的解決。
昆明貴金屬研究所快速凝固(冷卻速率104～105K/s)噴射成形技術可用于制備成份均勻、無偏析、晶粒細小、合金元素過飽和度高的近成形管材、板材或圓柱坯等，是在高強耐磨銅合金領域的創(chuàng)新應用，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明能夠解決傳統(tǒng)工藝技術制備易偏析銅合金的技術難題，同時為高致密、無偏析銅合金的生產(chǎn)，打下了良好基礎。本發(fā)明的目的是在銅錫合金的基礎上，通過添加鎳、鋅、混合稀土等金屬元素，在合金中起到合金元素強化的作用。再結合噴射沉積近成形技術，為制備高致密、無偏析銅錫合金提供了新途逕。
本發(fā)明的高致密、無偏析、耐磨銅合金為銅錫鎳鋅稀土(CuSnNiZnRE)合金，其具體成份(重量％)為Sn5～15、Ni0.5～5.0、Zn0.5～5.0、RE(La、Ce、Sm、Y)0.1～1.0，余量為Cu。本發(fā)明的高致密、無偏析、耐磨銅銅合金材料的制備方法，其具體過程為(1)選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、混合稀土(La、Ce、Sm、Y)為原材料，按合金成份設計比例配制好，在噴射沉積近成形設備中制備CuSnNiZnRE合金錠坯；(2)將(1)步所得到的CuSnNiZnRE合金，再按照具體產(chǎn)品使用要求加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。
該合金成份均勻、無偏析、晶粒細小、合金元素過飽和度高。銅合金材料進一步深加工后，可用于制作軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料，可代替有毒的CuBe系、CuPb系銅合金。該合金可應用于計算機、電子、電力、電工、汽車、機械等行業(yè)。
本項發(fā)明的銅合金具有高致密、無偏析、耐磨、耐蝕等特點，噴射成形產(chǎn)品，綜合性能指標優(yōu)于國內(nèi)傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品，價格低于進口同類產(chǎn)品，因而，在材料性能、制備技術和價格等方面均具有明顯優(yōu)勢。與傳統(tǒng)熔鑄法和粉末冶金法相比，噴射成形技術制備的材料和產(chǎn)品的性能特點比較如表1所示。
表1.熔鑄法、粉末冶金法和噴射成形技術制備材料的性能特點比較

噴射成形銅合金與傳統(tǒng)工藝制備的銅合金實施列綜合技術經(jīng)濟指標比較如表2所示。
表2.不同工藝制備的銅合金技術性能比較

具體實施例方式
實施例1 選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、混合稀土(La、Ce、Sm、Y)為原材料，按合金成份CuSn5Ni0.5Zn0.5RE0.2設計比例配制好，在噴射沉積近成形設備中制備CuSn5Ni0.5Zn0.5RE0.2合金錠坯。將所得到的CuSn5Ni0.5Zn0.5RE0.2合金，再按照具體產(chǎn)品使用要求加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。
實施例2選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、混合稀土(La、Ce、Sm、Y)為原材料，按合金成份CuSn7Ni2Zn1RE1設計比例配制好，在噴射沉積近成形設備中制備CuSn7Ni2Zn1RE1合金錠坯。將所得到的CuSn7Ni2Zn1RE1合金，再按照具體產(chǎn)品使用要求加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。
實施例3選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、混合稀土(La、Ce、Sm、Y)為原材料，按合金成份設計比例配制好，在噴射沉積近成形設備中制備CuSn10Ni3Zn2RE1.5合金錠坯。將所得到的CuSn10Ni3Zn2RE1.5合金，再按照具體產(chǎn)品使用要求加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。
權利要求
1.一種高致密、無偏析、耐磨銅合金，其特征在于這種合金含有重量比為為5％～15％的Sn，0.5％～5.0％的Ni，0.5％～5.0％Zn，0.1％～1.0％的混合稀土，其余為Cu。
2.根據(jù)權利要求1所述的高致密、無偏析、耐磨銅合金，其特征在于所述的混合稀土為La、Ce、Sm、Y元素的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的高致密、無偏析、耐磨銅合金的制備方法，其具體過程為(1)選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、RE金屬為原材料，按照合金設計比例配制好，在真空噴射成形設備中進行快速凝固沉積，制備CuSnNiZnRE合金錠坯。(2)將(1)步所得到的合金錠坯，再進行進一步的機械加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的高致密、無偏析、耐磨銅合金可應用于計算機、電子、電力、電工、汽車、機械等行業(yè)，可代替有毒的CuBe系、CuPb系銅合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高致密、無偏析、耐磨銅合金及其制備方法，其具體成分(重量％)為Sn5～15、Ni0.5～5.0、Zn0.5～5.0、RE(La、Ce、Sm、Y)0.1～1.0，余量為Cu。制備具體過程為(1)選擇純度為99.99％以上的Cu、Sn、Ni、Zn、混合稀土(La、Ce、Sm、Y)為原材料，按合金成分設計比例配制好，制備CuSnNiZnRE合金錠坯；將所得到的CuSnNiZnRE合金，再按照具體產(chǎn)品使用要求加工為軸套、齒輪、軸瓦、導電板、引線、接觸片、彈簧、彈片等材料。該合金可代替有毒的CuBe系、CuPb系銅合金，可應用于計算機、電子、電力、電工、汽車、機械等行業(yè)。
文檔編號C22C1/02GK1624177SQ20041007961
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權日2004年12月8日
發(fā)明者謝明, 楊有才, 張健康, 黎玉盛, 符世繼, 陳力, 尹長青, 劉莉 申請人:昆明貴金屬研究所