CN102747238A

CN102747238A - 一种微合金化锡青铜合金的制备方法

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Publication number: CN102747238A
Application number: CN2012102493517A
Authority: CN
Inventors: 蔡薇; 柳瑞清; 王刚; 柳羏; 谢伟滨; 杨胜利; 许洪胤; 邓予生; 吴语
Original assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Current assignee: Jiangxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开了一种微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤：1）合金熔炼：将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣、精炼；2）微合金化处理：对精炼后的熔体添加细化剂；3）合金铸造：对经过微合金化处理的熔体进行铸锭；4）冷轧开坯：对经过合金铸造后的合金进行冷轧得到形变锡青铜合金。本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，其铸锭晶粒的尺寸细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，使得合金具有良好的塑性，特别是微合金化处理后的铸锭可以直接冷轧制，省去了现有制备方法中的均匀化处理工序，节省了能源，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种微合金化锡青铜合金的制备方法

技术领域

本发明属于铜合金材料加工技术领域，尤指一种微合金化锡青铜合金的制备方法。

背景技术

随着电子信息、汽车和通讯产业的发展，用于接插件、弹性导电合金用量越来越大。铜基弹性合金由于具有优良的导电、导热性能和良好的机械力学性能，在电器接插件、弹簧、连接器、开关、触头等各种导电弹性元件中得到广泛的应用。

铜基弹性合金是一类具有广阔应用前景的结构功能材料，无论在传统工业还是高新技术、尖端科学领域，其需求量日益剧增，同时对其性能要求越来越高。经过几十年的发展，在发达国家，弹性铜合金产品的开发已达到相当高的水平，而我国在研究和生产上都处于相对落后的地位，常用的铜基弹性合金基本上还是锡磷青铜、锌白铜和黄铜，不仅在数量上，还是在产品质量上还不能适应电子信息、汽车和电子通讯等行业高速发展的需求。

传统的铜基弹性合金锡青铜合金因其具有高的强度、弹性、优良的导电稳定性及热应力松弛性能等优点，是目前广泛使用的高强度、高弹性、高性能铜合金。但是，由于锡青铜合金中Sn含量高，在铸造过程中铸锭产生严重枝晶偏析和Sn的反偏析，导致其塑性加工性能差，目前通用加工方法是水平连铸生产板坯，并在加工变形前铸锭进行长时间高温退火，即均匀化处理（该过程通常需要25～30小时）后才能进行塑性加工。均匀化处理过程的能源消耗大、工艺流程长、生产效率低、生产成本高、不符合现代工业化生产所要求的高效低耗的目标。国内的发明专利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔炼，但铸锭的组织中还是存在成分不均匀现象，故仍然需要进行高温长时间的均匀化处理。

此外，国内外一些专利在某些锡青铜合金的应用上进行了一些改进，以改善合金铸态组织成分不均匀和合金的某些性能。例如国内专利CN200410053071采用喷射沉淀成型法生产Cu-15Ni-8Sn-3.5Y合金，该专利通过此法制备的锡青铜合金成分偏析较小，合金的性能良好。专利CN03151047、CN101517105A，分别在Cu-15Ni-8Sn合金中添加适量的Ti元素和利用烧结的方法制备锡青铜合金，可以有效的改善该合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和强度，该发明是合金在铸态下经均匀化处理-淬火-时效处理后经过机加工成元件使用。以上几个专利及方法不适用于大规模的板带材生产，而目前板带材采用的生产方式，其铸锭必须先经过均匀化处理再进行轧制生产。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种节省能源、缩短工艺、提高生产效率的锡青铜合金制备方法。

为实现上述目的，本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤：

1）合金熔炼：将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣、精炼；

2）微合金化处理：对精炼后的熔体添加细化剂；

3）合金铸造：对经过微合金化处理的熔体进行铸锭；

4）冷轧开坯：对经过合金铸造后的合金进行冷轧得到形变锡青铜合金。

进一步，所述细化剂为铁和或钴。

进一步，所述细化剂为铁，铁占原料总重量的百分比含量为0.2%~0.8%。

进一步，所述细化剂为钴，钴占原料总重量的百分比含量为0.2%~1.0%。

进一步，所述细化剂为铁和钴，铁和钴占原料总重量的百分比含量为0.1%~0.6%。

进一步，步骤4）中冷轧变形率为60-80%。

进一步，步骤2）中所述细化剂在温度为1240-1300℃下添加。

进一步，步骤1）和2）具体为：将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂并保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金、Sn，充分搅拌、静置后，加细化剂进行微合金化处理。

本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，其铸锭晶粒的尺寸细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，使得合金具有良好的塑性，特别是微合金化处理后的铸锭可以直接冷轧制，省去了现有制备方法中的均匀化处理工序，节省了能源，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为未经微合金化处理后的合金金相照片；

图2为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之1；

图3为本发明经微合金化后的合金金相照片之2；

图4为本发明经微合金化后的合金金相照片之3；

图5为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之4；

图6为本发明经微合金化后的合金金相照片之5；

图7为本发明经微合金化后的合金金相照片之6；

图8为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之7；

图9为本发明经微合金化后的合金金相照片之8；

图10为本发明经微合金化后的合金金相照片之9。

具体实施方式

实施例1：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

1.合金熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.2%的钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

3、合金铸造：对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150-1250℃比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂钴的作用下，获得细小、均匀的铸态晶粒组织；冷却条件参照现有合金铸造所采用的条件；

4、冷轧开坯：将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图2所示。

实施例2：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.6%钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

3、合金铸造：对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150-1250℃比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图3所示。

实施例3：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加1.0%钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图4所示。

实施例4：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.2%铁细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

3、合金铸造：对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150-1250℃比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图5所示。

实施例5：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.5%铁细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图6所示。

实施例6：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.8%铁细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图7所示。

实施例7：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.1%铁钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

3、合金铸造：对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150-1250℃比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图8所示。

实施例8：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.3%铁钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图9所示。

实施例9：

本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为：

2、微合金化处理：对精炼后的熔体添加0.6%铁钴细化剂，在高温1240-1300℃，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤1中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；

经过上述步骤得到锡青铜合金，其50μm金相照片如图10所示。

现有的锡青铜合金制备方法在锡青铜合金铸锭中存在Sn偏析（如图1所示），使合金脆化，导致合金在冷变形过程中开裂。而合金通过高温短时间微合金化处理后，由于合金晶粒细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，解决锡青铜合金铸态组织中粗大的树枝状晶，成分偏析严重等问题，更重要的是省去了加工过程中的均匀化退火工序，节省了能源、缩短了工艺、提高了生产效率，为工业化生产节省生产成本。同时得到的锡青铜合金与同系列的其他合金相比，强度更高，塑性更好，与此同时，弹性也大大提高，适用于锡青铜合金的短流程加工。

表1为本发明的方法与现有制备方法对比，由表1可知本发明缩短工艺1个，具有高效、节能、短流程特点。

表1合金制备工艺步骤个数对比

需要指出的是各步骤中的具体加工工艺参数可根据现场设备及产品性能要求进行适当调整，在符合本发明思想的各种变形都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤：

2）微合金化处理：对精炼后的熔体添加细化剂；

3）合金铸造：对经过微合金化处理的熔体进行铸锭；

2.如权利要求1所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁和或钴。

3.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁，铁占原料总重量的百分比含量为0.2%~0.8%。

4.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为钴，钴占原料总重量的百分比含量为0.2%~1.0%。

5.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁和钴，铁和钴占原料总重量的百分比含量为0.1%~0.6%。

6.如权利要求1所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤4）中冷轧变形率为60-80%。

7.如权利要求1所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述细化剂在温度为1240-1300℃下添加。

8.如权利要求1所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤1）和2）具体为：将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂并保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金、Sn，充分搅拌、静置后，加细化剂进行微合金化处理。