專利名稱：彈性銅合金及其制備方法以及該銅合金在電氣電工設(shè)備中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性銅合金，具體來說是一種能夠用于電氣電工設(shè)備中的銅合金。
背景技術(shù)：
彈性銅合金在電氣電工領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用，可作為導(dǎo)電部件、散熱部件等。 目前應(yīng)用比較多的為二元黃銅。在普通黃銅中往往隨著鋅含量的不斷添加，其合金抗拉強(qiáng)度、延伸率均會出現(xiàn)線性提高，其晶粒結(jié)構(gòu)中隨著鋅添加量的上升，其晶粒結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，如在鋅含量在4-35%之間，合金中固溶體為α相稱之為α黃銅；當(dāng)鋅含量在36_45 之間其合金中除去α相外，會產(chǎn)生β相，故此類黃銅稱為α+β黃銅。目前電氣電工行業(yè)常用的常規(guī)二元黃銅，其抗拉強(qiáng)度、表面硬度以及延伸率比較低。錫磷青銅QSn6. 5-0. 1則是在銅中含有Sn和P元素，與二元黃銅相比，在抗拉強(qiáng)度、表面硬度、彈性模量和延伸率方面均有所提高，然而由于添加了 6. 5 %的元素錫，成本要比二元黃銅高，且導(dǎo)電率和抗軟化溫度卻低于二元黃銅。如果通過在黃銅中添加合金元素，將以上二元合金調(diào)整為多元合金，并通過多元合金元素的添加，改善其組織結(jié)構(gòu)模式，細(xì)化晶粒，提高普通二元黃銅的抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電率、 抗軟化溫度，以滿足電氣、電工行業(yè)的材料性能需求，降低材料成本，達(dá)到替代電氣電工行業(yè)現(xiàn)用QSn6. 5-0. 1 (磷銅材料)的目的，是本領(lǐng)域要解決的一個(gè)技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種多元銅合金，通過添加合金元素，以獲得優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電率和抗軟化溫度，同時(shí)成本又低于錫磷銅合金。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種彈性銅合金，其特征在于合金中各元素重量含量為4-45% 的 Ζη、0· 1-0. 5% 的 Fe、0. 01-0. 09% 的 Sn 和 0. 01-0. 5% 的 P，其余為 Cu 及雜質(zhì)。進(jìn)一步地，比較理想的是合金中各元素重量含量為10_38%的Ζη、0. 2_0. 3%的 Fe、0. 03-0. 05% 的 Sn 和 0. 02-0. 03% 的 P，其余為 Cu 及雜質(zhì)。上述合金中，各元素的作用在于Fe鐵元素添加Fe鐵元素后，其鐵元素會以人工晶核的形式存在，并能阻止再結(jié)晶晶粒長大，從而顯著細(xì)化晶粒，提高銅合金抗拉強(qiáng)度和硬度。在黃銅合金中Fe元素含量一般不超過1. 5%，否則會造成富鐵相偏析，降低黃銅合金的耐腐蝕性，同時(shí)在鑄造時(shí)會加大難度，降低成材率。在本發(fā)明Fe元素含量選用0. 1-0. 5%范圍，在避免出現(xiàn)鐵偏析現(xiàn)象的同時(shí)，降低了鑄造難度，晶粒細(xì)化效果最佳。Sn錫元素添加后作用是抑制黃銅脫鋅，提高材料的抗腐蝕能力，同時(shí)還顯著提高銅合金的耐軟化溫度、強(qiáng)度。在黃銅合金中添加錫元素上限值為1.5%，如超過此線將大大降低合金的塑性，在后期鑄造、壓延、材料沖壓時(shí)將會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，降低材料成材率。同時(shí)過量添加將增加材料成本，在本發(fā)明Sn添加范圍為0. 01-0. 09%。P磷元素添加后可在合金內(nèi)部產(chǎn)生共晶體Cu3P,并在黃銅合金中產(chǎn)生(a+Cu3P) 組織成分，此成分可顯著增強(qiáng)材料的耐磨性和彈性，同時(shí)可提高材料的疲勞強(qiáng)度。P元素和 Fe同時(shí)添加還可在合金內(nèi)部產(chǎn)生Fe2P或Fe3P成分，此組織結(jié)構(gòu)可有效提高材料的反復(fù)折彎性能，強(qiáng)度和剛性，同時(shí)會適度提高材料的再結(jié)晶溫度和導(dǎo)電率。由于P元素在純銅中最大溶解度為1. 75%，在黃銅合金中添加磷元素可有效增加合金鑄造時(shí)的流動(dòng)性，但過量添加將會導(dǎo)致共晶體Cu3P過多，使材料在鑄造時(shí)表面產(chǎn)生裂紋，降低材料塑性。在本發(fā)明中P 元素范圍確定為0. 01-0. 5%。當(dāng)Zn鋅含量較低時(shí)，通過調(diào)整其它元素，合金化加強(qiáng)即可彌補(bǔ)由于含鋅量降低而衰減的強(qiáng)度。本發(fā)明還提供了上述合金的制備方法，方法如下先將純銅熔化，按配方比例將銅鐵合金進(jìn)行添加，然后將純錫和純鋅按比例進(jìn)行添加，隨后將磷銅中間合金按比例進(jìn)行添加即可。本發(fā)明的制備方法簡單，有利于降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明還提供了上述彈性合金在電氣電工領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明的這種彈性銅合金，是在Cu-Zn 二元銅的基礎(chǔ)上，添加Fe、Sn和P，不但能夠提高常規(guī)二元銅的抗拉強(qiáng)度，還提高了其導(dǎo)電率，且導(dǎo)電率及抗軟化溫度也高于錫磷青銅， 而較低的Sn含量使得合金成本低于錫磷青銅，應(yīng)用于電氣電工領(lǐng)域能夠替代錫磷青銅，以降低材料成本。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。所用原料有純銅，純鋅，純錫，銅鐵合金(鐵重量含量為5%或10% )，磷銅中間合金(磷重量含量為14% )。采用如下方法制備先將純銅熔化升溫至1080°C，根據(jù)待生產(chǎn)銅合金各元素含量，按配方比例將銅鐵合金(鐵含量為5%或10% )進(jìn)行添加，然后將純錫按比例進(jìn)行添力口，隨后將磷銅中間合金(含量為14%)按比例進(jìn)行添加即可，使最終銅合金中各元素重量含量為:4-45% 的 Ζη、0. 1-0. 5% 的 Fe、0. 01-0. 09% 的 Sn 和 0. 01-0. 5% 的 P，其余為銅及雜質(zhì)。將本發(fā)明不同成份的設(shè)計(jì)合金進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)，與常規(guī)二元黃銅及QSn6. 5-0. 1 錫磷青銅進(jìn)行比較，結(jié)果見表1表1不同化學(xué)成份的銅合金物理性能
權(quán)利要求
1.一種彈性銅合金，其特征在于合金中各元素重量含量為4-45%的Ζη、0. 1-0. 5%的 Fe、0. 01-0. 09%的 Sn 和 0. 01-0. 5%的 P，其余為 Cu 及雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性合金，其特征在于合金中各元素重量含量為10-38%的 Ζη、0· 2-0. 3%的 Fe、0. 03-0. 05%的 Sn 和 0. 02-0. 03%的 P，其余為 Cu 及雜質(zhì)。
3.—種權(quán)利要求1或2所述彈性銅合金的制備方法，其特征在于包括如下過程先將純銅熔化，按配方比例將銅鐵合金添加到銅液中，然后將純錫和純鋅按比例進(jìn)行添加，隨后將磷銅中間合金按比例進(jìn)行添加。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述銅鐵合金中鐵重量含量為5%或 10%。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述磷銅中間合金中磷含量為14%。
6.一種權(quán)利要求1或2所述彈性銅合金在電氣電工設(shè)備中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性銅合金及其制備方法以及該銅合金在電氣電工設(shè)備中的應(yīng)用，合金中各元素重量含量為4-45％的Zn、0.1-0.5％的Fe、0.01-0.09％的Sn和0.01-0.5％的P，其余為Cu及雜質(zhì)。先將純銅熔化，按配方比例將銅鐵合金添加到銅液中，然后將純錫和純鋅按比例進(jìn)行添加，隨后將磷銅中間合金按比例進(jìn)行添加。所述彈性銅合金應(yīng)用在電氣電工設(shè)備中的應(yīng)用，能夠替代錫磷青銅，以降低材料成本。
文檔編號C22C1/03GK102220513SQ201110116219
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者王紅明 申請人:北京金鵬振興銅業(yè)有限公司