專利名稱：一種微合金化錫青銅合金的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于銅合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種微合金化錫青銅合金的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子信息、汽車和通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用于接插件、彈性導(dǎo)電合金用量越來越大。銅基彈性合金由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和良好的機(jī)械力學(xué)性能，在電器接插件、彈簧、連接器、開關(guān)、觸頭等各種導(dǎo)電彈性元件中得到廣泛的應(yīng)用。銅基彈性合金是一類具有廣闊應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)功能材料，無論在傳統(tǒng)工業(yè)還是高 新技術(shù)、尖端科學(xué)領(lǐng)域，其需求量日益劇增，同時(shí)對其性能要求越來越高。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在發(fā)達(dá)國家，彈性銅合金產(chǎn)品的開發(fā)已達(dá)到相當(dāng)高的水平，而我國在研究和生產(chǎn)上都處于相對落后的地位，常用的銅基彈性合金基本上還是錫磷青銅、鋅白銅和黃銅，不僅在數(shù)量上，還是在產(chǎn)品質(zhì)量上還不能適應(yīng)電子信息、汽車和電子通訊等行業(yè)高速發(fā)展的需求。傳統(tǒng)的銅基彈性合金錫青銅合金因其具有高的強(qiáng)度、彈性、優(yōu)良的導(dǎo)電穩(wěn)定性及熱應(yīng)力松弛性能等優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛使用的高強(qiáng)度、高彈性、高性能銅合金。但是，由于錫青銅合金中Sn含量高，在鑄造過程中鑄錠產(chǎn)生嚴(yán)重枝晶偏析和Sn的反偏析，導(dǎo)致其塑性加工性能差，目前通用加工方法是水平連鑄生產(chǎn)板坯，并在加工變形前鑄錠進(jìn)行長時(shí)間高溫退火，即均勻化處理(該過程通常需要25 30小時(shí))后才能進(jìn)行塑性加工。均勻化處理過程的能源消耗大、工藝流程長、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、不符合現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)所要求的高效低耗的目標(biāo)。國內(nèi)的發(fā)明專利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔煉，但鑄錠的組織中還是存在成分不均勻現(xiàn)象，故仍然需要進(jìn)行高溫長時(shí)間的均勻化處理。此外，國內(nèi)外一些專利在某些錫青銅合金的應(yīng)用上進(jìn)行了一些改進(jìn)，以改善合金鑄態(tài)組織成分不均勻和合金的某些性能。例如國內(nèi)專利CN200410053071采用噴射沉淀成型法生產(chǎn)Cu-15Ni-8Sn-3. 5Y合金,該專利通過此法制備的錫青銅合金成分偏析較小,合金的性能良好。專利CN03151047、CN101517105A，分別在Cu-15Ni_8Sn合金中添加適量的Ti元素和利用燒結(jié)的方法制備錫青銅合金，可以有效的改善該合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和強(qiáng)度，該發(fā)明是合金在鑄態(tài)下經(jīng)均勻化處理-淬火-時(shí)效處理后經(jīng)過機(jī)加工成元件使用。以上幾個專利及方法不適用于大規(guī)模的板帶材生產(chǎn)，而目前板帶材采用的生產(chǎn)方式，其鑄錠必須先經(jīng)過均勻化處理再進(jìn)行軋制生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)省能源、縮短工藝、提高生產(chǎn)效率的錫青銅合金制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的微合金化錫青銅合金的制備方法，包括如下步驟I)合金熔煉將合金在熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉、保溫、除氣、除渣、精煉；2)微合金化處理對精煉后的熔體添加細(xì)化劑；
3)合金鑄造對經(jīng)過微合金化處理的熔體進(jìn)行鑄錠；4)冷軋開坯對經(jīng)過合金鑄造后的合金進(jìn)行冷軋得到形變錫青銅合金。進(jìn)一步，所述細(xì)化劑為鐵和或鈷。進(jìn)一步，所述細(xì)化劑為鐵，鐵占原料總重量的百分比含量為0. 290). 8%。進(jìn)一步，所述細(xì)化劑為鈷，鈷占原料總重量的百分比含量為0. 29T1. 0%。進(jìn)一步，所述細(xì)化劑為鐵和鈷，鐵和鈷占原料總重量的百分比含量為0. 190). 6%。進(jìn)一步，步驟4)中冷軋變形率為60-80%。進(jìn)一步，步驟2)中所述細(xì)化劑在溫度為1240-1300°C下添加。進(jìn)一步，步驟I)和2)具體為將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑并保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金、Sn，充分?jǐn)嚢?、靜置后，加細(xì)化劑進(jìn)行微合金化處理。本發(fā)明的微合金化錫青銅合金的制備方法，其鑄錠晶粒的尺寸細(xì)小，可減小合金內(nèi)Sn的偏析程度，消除在軋制過程中產(chǎn)生的脆性開裂，使得合金具有良好的塑性，特別是微合金化處理后的鑄錠可以直接冷軋制，省去了現(xiàn)有制備方法中的均勻化處理工序，節(jié)省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。


圖I為未經(jīng)微合金化處理后的合金金相照片；圖2為本發(fā)明經(jīng)微合金化處理后的合金金相照片之I ;圖3為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之2 ；圖4為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之3 ；圖5為本發(fā)明經(jīng)微合金化處理后的合金金相照片之4 ；圖6為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之5 ；圖7為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之6 ；圖8為本發(fā)明經(jīng)微合金化處理后的合金金相照片之7 ；圖9為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之8 ；圖10為本發(fā)明經(jīng)微合金化后的合金金相照片之9。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 2%的鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合、金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鈷的作用下，獲得細(xì)小、均勻的鑄態(tài)晶粒組織；冷卻條件參照現(xiàn)有合金鑄造所采用的條件；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50pm金相照片如圖2所示。實(shí)施例2 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 6%鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行 微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鈷的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50i!m金相照片如圖3所示。實(shí)施例3 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加I. 0%鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鈷的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50 y m金相照片如圖4所示。實(shí)施例4:本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 2%鐵細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50i!m金相照片如圖5所示。
實(shí)施例5 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 5%鐵細(xì)化劑，在高溫1240-1300°C，進(jìn)行
微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織； 4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50 y m金相照片如圖6所示。實(shí)施例6 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 8%鐵細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50i!m金相照片如圖7所示。實(shí)施例7 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 1%鐵鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵鈷的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50 U m金相照片如圖8所示。實(shí)施例8 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 3%鐵鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵鈷的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50 y m金相照片如圖9所示。實(shí)施例9 本發(fā)明的微合金化錫青銅合金制備方法，具體步驟為I.合金熔煉采用非真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金及Sn，充分?jǐn)嚢韬箪o置；2、微合金化處理對精煉后的熔體添加0. 6%鐵鈷細(xì)化劑，在高溫1240_1300°C，進(jìn)行微合金化處理；上述微合金化處理所采用的溫度可以與步驟I中的熔煉溫度一致，微合金化處理溫度參照現(xiàn)有合金熔煉所采用的溫度；3、合金鑄造對微合金化熔體進(jìn)行鑄錠，澆鑄溫度為1150_1250°C比上述微合金化處理采用的溫度稍低，在冷卻條件和細(xì)化劑鐵的作用下，獲得細(xì)小、均勻的晶粒組織；
4、冷軋開坯將經(jīng)過微合金化處理的合金進(jìn)行60-80%的冷軋變形；經(jīng)過上述步驟得到錫青銅合金，其50 金相照片如圖10所示?，F(xiàn)有的錫青銅合金制備方法在錫青銅合金鑄錠中存在Sn偏析(如圖I所示)，使合金脆化，導(dǎo)致合金在冷變形過程中開裂。而合金通過高溫短時(shí)間微合金化處理后，由于合金晶粒細(xì)小，可減小合金內(nèi)Sn的偏析程度，消除在軋制過程中產(chǎn)生的脆性開裂，解決錫青銅合金鑄態(tài)組織中粗大的樹枝狀晶，成分偏析嚴(yán)重等問題，更重要的是省去了加工過程中的均勻化退火工序，節(jié)省了能源、縮短了工藝、提高了生產(chǎn)效率，為工業(yè)化生產(chǎn)節(jié)省生產(chǎn)成本。同時(shí)得到的錫青銅合金與同系列的其他合金相比，強(qiáng)度更高，塑性更好，與此同時(shí)，彈性也大大提高，適用于錫青銅合金的短流程加工。表I為本發(fā)明的方法與現(xiàn)有制備方法對比，由表I可知本發(fā)明縮短工藝I個，具有高效、節(jié)能、短流程特點(diǎn)。表I合金制備工藝步驟個數(shù)對比
權(quán)利要求
1.一種微合金化錫青銅合金的制備方法，包括如下步驟 1)合金熔煉將合金在熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉、保溫、除氣、除渣、精煉； 2)微合金化處理對精煉后的熔體添加細(xì)化劑； 3)合金鑄造對經(jīng)過微合金化處理的熔體進(jìn)行鑄錠； 4)冷軋開坯對經(jīng)過合金鑄造后的合金進(jìn)行冷軋得到形變錫青銅合金。
2.如權(quán)利要求I所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，所述細(xì)化劑為鐵和或鉆。
3.如權(quán)利要求2所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，所述細(xì)化劑為鐵，鐵占原料總重量的百分比含量為0. 290). 8%。
4.如權(quán)利要求2所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，所述細(xì)化劑為鈷，鈷占原料總重量的百分比含量為0. 29T1. 0%。
5.如權(quán)利要求2所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，所述細(xì)化劑為鐵和鈷，鐵和鈷占原料總重量的百分比含量為0. p/ro. 6%。
6.如權(quán)利要求I所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，步驟4)中冷軋變形率為60-80%。
7.如權(quán)利要求I所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述細(xì)化劑在溫度為1240-1300°C下添加。
8.如權(quán)利要求I所述的微合金化錫青銅合金的制備方法，其特征在于，步驟I)和2)具體為將電解銅放入熔煉爐內(nèi)，加熱至熔體完全熔化后，加覆蓋劑并保溫，經(jīng)除氣、除雜后，再覆蓋灼燒木炭，加入烘干的Cu-P中間合金、Sn，充分?jǐn)嚢?、靜置后，加細(xì)化劑進(jìn)行微合金化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微合金化錫青銅合金的制備方法，包括如下步驟1)合金熔煉將合金在熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉、保溫、除氣、除渣、精煉；2)微合金化處理對精煉后的熔體添加細(xì)化劑；3)合金鑄造對經(jīng)過微合金化處理的熔體進(jìn)行鑄錠；4)冷軋開坯對經(jīng)過合金鑄造后的合金進(jìn)行冷軋得到形變錫青銅合金。本發(fā)明的微合金化錫青銅合金的制備方法，其鑄錠晶粒的尺寸細(xì)小，可減小合金內(nèi)Sn的偏析程度，消除在軋制過程中產(chǎn)生的脆性開裂，使得合金具有良好的塑性，特別是微合金化處理后的鑄錠可以直接冷軋制，省去了現(xiàn)有制備方法中的均勻化處理工序，節(jié)省了能源，縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C22F1/08GK102747238SQ20121024935
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者吳語, 楊勝利, 柳瑞清, 柳羏, 王剛, 蔡薇, 許洪胤, 謝偉濱, 鄧予生 申請人:江西理工大學(xué)