銅合金及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種銅合金及其制造方法，屬于銅合金的【技術(shù)領(lǐng)域】，含有以下重量百分比的錫0.8-2.2%、鎳0.5-1.0%、磷0.03-0.15%，余量為銅。本發(fā)明銅合金（QBD-6）不僅擁有優(yōu)異的機(jī)械性能，其抗拉強(qiáng)度雖然低于C5191，而其導(dǎo)電率卻是C5191青銅的3倍多，黃銅的1.5倍左右，接近C7025的導(dǎo)電率。而且生產(chǎn)QBD-6的主要原材料為市場(chǎng)上價(jià)格低廉的邊角料，在生產(chǎn)成本上較C7025有很大的優(yōu)勢(shì)。它可廣泛用于各種小型連接器端子、及通用連接器和引線框架的制造，滿足部分中高端客戶的需求?？傊景l(fā)明銅合金,高性能、低成本。
【專利說(shuō)明】銅合金及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)一種銅合金及其制造方法，屬于銅合金的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]如今國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)電氣、電子零部件的高端客戶在原材料選擇上都是從國(guó)外進(jìn)口的高價(jià)銅合金，雖然進(jìn)口的銅材在性能等方面較國(guó)內(nèi)有優(yōu)勢(shì)，但是加工后產(chǎn)生的邊角料卻無(wú)法出口退還給國(guó)外生產(chǎn)商，因此許多邊角料只能在國(guó)內(nèi)低價(jià)出售。
[0003]聯(lián)接器在比較高的溫度下使用時(shí)，雌雄端子間的接觸壓力會(huì)變得越來(lái)越小，即所謂的應(yīng)力松弛。因此，即使最初有足夠的接觸壓力，也會(huì)因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中電器部品的發(fā)熱，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。應(yīng)力松弛一旦發(fā)生，接觸壓力會(huì)變小，那么接觸點(diǎn)就容易氧化，導(dǎo)致通電電阻增大，進(jìn)一步導(dǎo)致部品的發(fā)熱、造成惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致聯(lián)接器通電(信號(hào))接觸不良，乃至燒損，造成嚴(yán)重后果。
[0004] 申請(qǐng)人:根據(jù)市場(chǎng)上的角料情況，以及聯(lián)接器對(duì)應(yīng)力松馳特性的要求，決定研發(fā)一款新型銅合金，以便回收利用市場(chǎng)上部分進(jìn)口銅合金的邊角料，以及適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。本申請(qǐng)案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高性能、低成本的銅合金及其制造方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種銅合金，含有以下重量百分比的錫0.8-2.2%、鎳0.5-1.0%、磷0.03-0.15%，余
量為銅。
[0008]一種銅合金的制造方法，包括如下步驟:
[0009](1)原料的選取:原料由銅合金邊角料、鍍鎳銅合金角料、電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金組成。使用干燥爐料，甚至熔化前首先進(jìn)行預(yù)熱料料，可以減少甚至避免熔體吸收氣體。(2)熔煉。轉(zhuǎn)爐前需進(jìn)行實(shí)際溫度檢測(cè)。熔化后需進(jìn)行表面銅水表面覆蓋，可選用經(jīng)鍛燒干燥的木炭，起到銅水排氣除氧的作用。(3)水平連續(xù)鑄造。(4)銑面。銑面后表面不能有氧化物、壓屑、壓坑。有條件的在銑面卷取時(shí)進(jìn)行夾紙。(5)粗軋。給予一定的加工率，為了對(duì)改善鑄造組織，細(xì)化“黑色Cu-P”析出物的作用。(6)第一次退火。(7)中間軋制，屬正常的中間坯軋制過(guò)程，軋制時(shí)特別注意不能擦傷帶坯表面。(8)第二次退火；屬正常再結(jié)晶軟化退火熱處理。(9)中間軋制。屬正常的中間坯軋制過(guò)程，軋制時(shí)特別注意不能擦傷帶坯表面、板型、公差等控制。(10)酸洗剪邊；去除碎邊，清除表面氧化物。(11)第三次退火；屬再結(jié)晶軟化退火熱處理。(12)酸洗；去除銅材表面的微量氧化物、灰分。(13)精軋；正常的加工過(guò)程，起到呈上啟下的作用。(14)第四次退火；再結(jié)晶軟化退火。(15)酸洗；去除銅材表面的微量氧化物、灰分。(16)精軋；屬預(yù)精軋控制軋制，一方面給成品軋制留足加工率，另一方面為成品晶粒組織的細(xì)化、均勻性給與充足的變形能。(17)第五次退火；再結(jié)晶軟化退火，同時(shí)，控制好成品晶粒度。(18)酸洗；去除銅材表面的微量氧化物、灰分。(19)成品軋制；確保交貨時(shí)的機(jī)械性能、板型、公差等要求。(20)拉彎矯；確保交貨時(shí)的銅材板型。(21)第六次退火；去應(yīng)力低溫退火，起到提高彈性極限的作用。(22)成品酸洗鈍化處理；確保銅帶表面干凈、防氧化。(23)成品剪切、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。
[0010]所述步驟(1)中，原料配比為:電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金之間的重量比為120:2:1:1，該四種金屬的總重量占原料總重量的10~50% ;其余為銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料，且銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料之間的重量比為6:1。
[0011]所述步驟(2)中，熔化爐轉(zhuǎn)爐溫度1250-1300°c。
[0012]所述步驟(3)中，保溫爐拉鑄控制溫度1170-1220°C，保溫爐液面用鍛燒烘干木炭覆蓋，覆蓋厚度不小于5厘米，鑄坯端面的溫度差控制在50°C以下。
[0013]所述步驟(3 )中，采用電磁攪拌工藝，頻率20HZ，電流15~26A，攪4秒停15秒。
[0014]所述步驟(4)中，上下面各銑掉0.7-0.8mm。
[0015]所述步驟(6)的退火溫度為680~730°C、保溫時(shí)間為7小時(shí)；步驟(8)的退火溫度為500-530°C、保溫時(shí)間為5.5小時(shí)；步驟(11)的退火溫度為480°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(14)的退火溫 度為450°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(17)的退火溫度為400-430°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(21)的退火溫度為200-230°C、保溫時(shí)間為4小時(shí)。
[0016]本發(fā)明銅合金中，為了改善二元錫青銅的工藝性能和使用性能，加入鎳元素，微量鎳可以大大提高它們的機(jī)械性能，而且鎳還有細(xì)化α固溶體晶粒的作用；晶粒細(xì)化后，受到加工時(shí)位錯(cuò)的自由行程距離縮短，位錯(cuò)塞積引起的集中應(yīng)力減少，故韌性值提高。熔體中的微量鎳，有利于加速熔體的凝固和結(jié)晶速度，對(duì)減輕和避免偏析有一定的效果。
[0017]本發(fā)明銅合金中，錫青銅中容易出現(xiàn)有害夾雜Sn02。SnO2極其硬脆，其存在不僅使合金性能降低，因此熔煉錫青銅時(shí)，一般需加入適量的磷進(jìn)行脫氧；但磷P的作用更重要的是微量(0.3%)磷能有效地提高合金的機(jī)械性能，特別是彈性極限和疲勞極限，使合金具有良好的彈性性能。但其在錫青銅中的最大溶解度為0.15%，更多的磷加入將形成三元共晶體(α + δ +Cu3P),其熔點(diǎn)僅628°C，使合金在加工過(guò)程中出現(xiàn)熱脆性。
[0018]本發(fā)明銅合金(QBD-6)不僅擁有優(yōu)異的機(jī)械性能，其抗拉強(qiáng)度雖然低于C5191，而其導(dǎo)電率卻是C5191青銅的3倍多，黃銅的1.5倍左右，接近07025的導(dǎo)電率。而且生產(chǎn)QBD-6的主要原材料為市場(chǎng)上價(jià)格低廉的邊角料，在生產(chǎn)成本上較C7025有很大的優(yōu)勢(shì)。它可廣泛用于各種小型連接器端子、及通用連接器和引線框架的制造，滿足部分中高端客戶的需求。
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的鑄坯在第一次退火前的晶相組織；
[0021]圖2為本發(fā)明的鑄坯在第一次退火后的晶相組織。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種銅合金的制造方法，包括如下步驟:
[0024](I)原料的選取:原料由銅合金邊角料、鍍鎳銅合金角料、電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金組成。原料中，電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金之間的重量比為120:2:1:1，該四種金屬的總重量占原料總重量的30% ;其余為銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料，且銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料之間的重量比為6:1。(2)熔煉，熔化爐轉(zhuǎn)爐溫度1280±15°C。(3)水平連續(xù)鑄造。鑄造工藝:拉(12-15)mm、反推一(0-1.6)mm 停(3.3-3.8)秒、反推二(1.8-2.2)mm。保溫爐拉鑄控制溫度1185± 10°C°C，鑄坯厚度16mm。保溫爐液面用鍛燒烘干木炭覆蓋，覆蓋厚度不小于5厘米，鑄坯端面的溫度差控制在50°C以下。采用電磁攪拌工藝，頻率20HZ，電流15~26A，攪4秒停15秒。鑄造時(shí)組織內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生粗大黑色“N1-P”析出物，利用電磁鑄造技術(shù)生產(chǎn)可以一定程度上細(xì)化析出物，起到最終產(chǎn)品使用性能的改善作用。(4)統(tǒng)面,上下面各統(tǒng)掉0.7-0.8mm。(5)粗軋(14.5mm軋至8mm)。(6)第一次退火。見(jiàn)圖1所示，圖1中有關(guān)黑點(diǎn)，就是鑄造時(shí)產(chǎn)生的粗大析出物，主要是對(duì)疲勞、韌性、應(yīng)力松弛性、高溫軟化特性影響大；對(duì)于水平連鑄坯，得靠加工過(guò)程中利用> 720 0C高溫?zé)崽幚磉M(jìn)行細(xì)化“黑點(diǎn)”析出物，也就是說(shuō)這個(gè)退火決定著最終產(chǎn)品的使用特性，通過(guò)細(xì)化分散“N1-P”化合物，抑制住位錯(cuò)或晶界的移動(dòng)，從而提高材料的彎曲性能、應(yīng)力松馳特性、以及高溫抗軟化性能。圖2為第一次退火后的晶相組織。(7)中間軋制(8mm軋至3.4mm)。(8)第二次退火。(9)中間軋制(3.4mm軋至1.2mm)。(10)酸洗剪邊。(11)第三次退火。(12)酸洗。(13)精軋(1.2mm軋至0.6mm)。(14)第四次退火。(15)酸洗。(16)精軋(0.6mm軋至0.275mm,此為留底軋制，控制最終成品加工率來(lái)控制成品性能)。(17)第五次退火。(18)酸洗。(19)成品軋制(0.275mm軋至0.11mm)。(20)拉彎矯。(21)第六次退火。(22)成品酸洗鈍化處理。(23)成品剪切、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。
[0025]其中，步驟(6)的退火溫度為720°C、保溫時(shí)間為7小時(shí)；步驟(8)的退火溫度為520°C、保溫時(shí)間為5.5小時(shí)；步驟(11)的退火溫度為480°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(14)的退火溫度為450°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(17)的退火溫度為420°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(21)的退火溫度為210°C、保溫時(shí)間為4小時(shí)。
[0026]通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金，含有以下重量百分比的錫1.7-1.8%、鎳
0.8-0.9%、磷 0.10-0.12%，余量為銅。
[0027]同時(shí)，通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金具有以下性能:抗拉強(qiáng)度:570~592MPa，延伸率為:5.2%~6.8%，硬度HV0.5為174~182。
[0028]實(shí)施例2
[0029](I)原料的選取:原料由銅合金邊角料、鍍鎳銅合金角料、電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金組成。原料中，電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金之間的重量比為120:
2:1:1，該四種金屬的總重量占原料總重量的22% ;其余為銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料，且銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料之間的重量比為6:1。(2)熔煉，熔化爐轉(zhuǎn)爐溫度1285±15°C。(3)水平連續(xù)鑄造。鑄造工藝:拉(12-15)mm、反推一(0-1.6)mm 停(3.3-3.8)秒、反推二(1.8-2.2) mm。保溫爐拉鑄控制溫度1195 ± 10°C，鑄坯厚度16mm。保溫爐液面用鍛燒烘干木炭覆蓋，覆蓋厚度不小于5厘米，鑄坯端面的溫度差控制在50°C以下。采用電磁攪拌工藝，頻率20HZ，電流15~26A，攪4秒停15秒。鑄造時(shí)組織內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生粗大黑色“N1-P”析出物，利用電磁鑄造技術(shù)生產(chǎn)可以一定程度上細(xì)化析出物，起到最終產(chǎn)品使用性能的改善作用。(4)統(tǒng)面,上下面各統(tǒng)掉0.7-0.8mm。(5)粗軋(14.5mm軋至8mm)。(6)第一次退火。見(jiàn)圖1所示，圖1中有關(guān)黑點(diǎn)，就是鑄造時(shí)產(chǎn)生的粗大析出物，主要是對(duì)疲勞、韌性、應(yīng)力松弛性、高溫軟化特性影響大；對(duì)于水平連鑄坯，得靠加工過(guò)程中利用> 720 0C高溫?zé)崽幚磉M(jìn)行細(xì)化“黑點(diǎn)”析出物，也就是說(shuō)這個(gè)退火決定著最終產(chǎn)品的使用特性，通過(guò)細(xì)化分散“N1-P”化合物，抑制住位錯(cuò)或晶界的移動(dòng)，從而提高材料的彎曲性能、應(yīng)力松馳特性、以及高溫抗軟化性能。圖2為第一次退火后的晶相組織。(7)中間軋制(8mm軋至3.4mm)。(8)第二次退火。(9)中間軋制(3.4mm軋至1.2mm)。(10)酸洗剪邊。(11)第三次退火。(12)酸洗。(13)精軋(1.2mm軋至0.6mm)。(14)第四次退火。(15)酸洗。(16)精軋(0.6mm軋至0.244mm,此為留底軋制，控制最終成品加工率來(lái)控制成品性能)。(17)第五次退火。(18)酸洗。(19)成品軋制(0.244mm軋至0.11mm)。(20)拉彎矯。(21)第六次退火。(22)成品酸洗鈍化處理。(23)成品剪切、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。
[0030]其中，步驟(6)的退火溫度為720°C、保溫時(shí)間為7小時(shí)；步驟(8)的退火溫度為530°C、保溫時(shí)間為5.5小時(shí)；步驟(11)的退火溫度為480°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟
(14)的退火溫度為450°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(17)的退火溫度為420°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(21)的退火溫度為220°C、保溫時(shí)間為4小時(shí)。[0031]通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金，含有以下重量百分比的錫1.6-1.7%、鎳
0.75-0.85%、磷 0.07-0.10%，余量為銅。
[0032]同時(shí)，通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金具有以下性能:抗拉強(qiáng)度:565~578MPa2，延伸率為:7%~7.8%，硬度HV0.5為169~175。高溫(450±5°C，I分鐘)后材料硬度值能為 142 ~15IHV0.5。
[0033]實(shí)施例3
[0034](I)原料的選取:原料由銅合金邊角料、鍍鎳銅合金角料、電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金組成。原料中，電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金之間的重量比為120:
2:1:1，該四種金屬的總重量占原料總重量的18% ;其余為銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料，且銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料之間的重量比為6:1。(2)熔煉，熔化爐轉(zhuǎn)爐溫度1275±15°C。(3)水平連續(xù)鑄造。鑄造工藝:拉(12-15)mm、反推一(0-1.6)mm 停(3.3-3.8)秒、反推二(1.8-2.2) mm。保溫爐拉鑄控制溫度1190 ± 10°C，鑄坯厚度16mm。保溫爐液面用鍛燒烘干木炭覆蓋，覆蓋厚度不小于5厘米，鑄坯端面的溫度差控制在50°C以下。采用電磁攪拌工藝，頻率20HZ，電流15~26A，攪4秒停15秒。鑄造時(shí)組織內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生粗大黑色“N1-P”析出物，利用電磁鑄造技術(shù)生產(chǎn)可以一定程度上細(xì)化析出物，起到最終產(chǎn)品使用性能的改善作用。(4)統(tǒng)面,上下面各統(tǒng)掉0.7-0.8mm。(5)粗軋(14.5mm軋至8mm)。(6)第一次退火。見(jiàn)圖1所示，圖1中有關(guān)黑點(diǎn)，就是鑄造時(shí)產(chǎn)生的粗大析出物，主要是對(duì)疲勞、韌性、應(yīng)力松弛性、高溫軟化特性影響大；對(duì)于水平連鑄坯，得靠加工過(guò)程中利用> 720 0C高溫?zé)崽幚磉M(jìn)行細(xì)化“黑點(diǎn)”析出物，也就是說(shuō)這個(gè)退火決定著最終產(chǎn)品的使用特性，通過(guò)細(xì)化分散“N1-P”化合物，抑制住位錯(cuò)或晶界的移動(dòng)，從而提高材料的彎曲性能、應(yīng)力松馳特性、以及高溫抗軟化性能。圖2為第一次退火后的晶相組織。(7)中間軋制(8mm軋至3.4mm)。(8)第二次退火。(9)中間軋制(3.4mm軋至2.0mm)。(10)酸洗剪邊。(11)第三次退火。(12)酸洗。(13)精軋(2.0mm軋至1.0mm)。(14)第四次退火。(15)酸洗。(16)精軋(1.0mm軋至0.6mm,此為留底軋制，控制最終成品加工率來(lái)控制成品性能)。(17)第五次退火。(18)酸洗。(19)成品軋制(0.6mm軋至0.1lmm)。(20)拉彎矯。(21)第六次退火。(22)成品酸洗鈍化處理。(23)成品剪切、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。[0035]其中，步驟(6)的退火溫度為700°C、保溫時(shí)間為7小時(shí)；步驟(8)的退火溫度為520°C、保溫時(shí)間為5.5小時(shí)；步驟(11)的退火溫度為480°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟
(14)的退火溫度為450°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(17)的退火溫度為420°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(21)的退火溫度為215°C、保溫時(shí)間為4小時(shí)。
[0036]通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金，含有以下重量百分比的錫1.5-1.6%、鎳
0.70-0.80%、磷 0.06-0.85%，余量為銅。
[0037]同時(shí)，通過(guò)上述工藝制備出來(lái)的銅合金具有以下性能:抗拉強(qiáng)度505~526N/mm2,延伸率為9.6~10.5%，硬度HV0.5為158~169。
[0038]1.本發(fā)明銅合金物理特性要求:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種銅合金，其特征在于:含有以下重量百分比的錫0.8-2.2%、鎳0.5-1.0%、磷0.03-0.15%，余量為銅。
2.一種如權(quán)利要求1所述的銅合金的制造方法，其特征在于包括如下步驟: (I)原料的選取:原料由銅合金邊角料、鍍鎳銅合金角料、電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金組成；(2)熔煉；(3)水平連續(xù)鑄造；(4)銑面；(5)粗軋；(6)第一次退火；(7)中間軋制;(8)第二次退火；(9)中間軋制；(10)酸洗剪邊；(11)第三次退火;(12)酸洗；(13)精軋；(14)第四次退火；(15)酸洗；(16)精軋；(17)第五次退火；(18)酸洗；(19)成品軋制；(20)拉彎矯；(21)第六次退火；(22)成品酸洗鈍化處理；(23)成品剪切、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。
3.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(1)中，原料配比為:電解銅、錫錠、鎳條、銅-磷中間合金之間的重量比為120:2:1:1，該四種金屬的總重量占原料總重量的10~50% ;其余為銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料，且銅合金邊角料和鍍鎳銅合金邊角料之間的重量比為6:1。
4.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(2)中，熔化爐轉(zhuǎn)爐溫度 1250-1300°C。
5.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(3)中，保溫爐拉鑄控制溫度1170-1220°C，保溫爐液面用鍛燒烘干木炭覆蓋，覆蓋厚度不小于5厘米，鑄坯端面的溫度差控制在50°C以下。
6.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(3)中，采用電磁攪拌工藝，頻率20HZ，電流15 ~26A，攪4秒停15秒。
7.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(4)中，上下面各銑掉 0.7-0.8mm。
8.如權(quán)利要求2所述的銅合金的制造方法，其特征在于:所述步驟(6)的退火溫度為680~730°C、保溫時(shí)間為7小時(shí)；步驟(8)的退火溫度為500_530°C、保溫時(shí)間為5.5小時(shí)；步驟(11)的退火溫度為480°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(14)的退火溫度為450°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(17)的退火溫度為400-430°C、保溫時(shí)間為4.5小時(shí)；步驟(21)的退火溫度為200-230°C、保溫時(shí)間為4小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C22C9/06GK103602851SQ201310551851
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】錢高祥, 張舟逸 申請(qǐng)人:浙江八達(dá)銅業(yè)有限公司