CN106854711B

CN106854711B - 一种用于手机充电器接头的铜合金

Info

Publication number: CN106854711B
Application number: CN201611246304.1A
Authority: CN
Inventors: 张广飞
Original assignee: Ningbo Shengyuan Technology Transmission Co Ltd
Current assignee: Guangshui hualiyuan Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2019-03-08
Anticipated expiration: 2036-12-29
Also published as: CN106854711A

Abstract

本发明涉及一种铜合金，尤其涉及一种用于手机充电器的铜合金，属于合金材料技术领域。所述的铜合金包括Mn0.05‑0.30％、Zn0.8‑1.2％、Ni0.35‑0.5％、Si0.12‑0.18％、Sn0.52‑0.55％、Ag0.008‑0.025％，余量Cu。所述的铜合金还包括Al0.18‑0.25％。将质量百分数如上的铜合金原料经粗炼、精炼、冷却、六阶段的低压铸造得铜合金成品。铜合金成品可以通过各种加工成型方法制成手机充电器接头。本发明的铜合金配伍合理，通过各元素之间产生的协同作用，并通过六阶段的铸造工艺制成，进一步提高其导电率、耐磨性、力学性能等，使本发明铜合金适用于手机充电器的接头。

Description

一种用于手机充电器接头的铜合金

技术领域

本发明涉及一种铜合金，尤其涉及一种用于手机充电器的铜合金，属于合金材料技术领域。

背景技术

一般电子产品的连接头(Connector)与电气用品插销(Pin)，称为插头。家用交流电源插头与插座，有棒状或铜板状突出的公接头，以物理方式***有插槽或凹洞的母接头型的电源插座。尺寸是关系到插头插座和转换器能否安全使用、是否满足通用互换性要求以避免误***的一项重要技术要求。尺寸不合格会影响用户使用或产生接触不良、误***等隐患，轻则使设备损坏，重则会产生火灾和触电事故。

手机充电器大致可以分为旅行充电器、USB充电器、座式充电器和维护型充电器，一般用户接触的主要是前面两种。而市场上卖得最多的是旅行充电器，旅行充电器的形式也有多种多样。现在的手机充电器一般分转换头、线、与手机连接部三部分，与手机连接部的接头一般为铜合金，在使用中接头需要***手机进行充电，因为充电频率较高，会导致接头上的铜合金受到磨损，进而影响手机充电器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种导电性能好、强度高、耐磨性好的用于手机充电器接头的铜合金。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金包括Mn0.05-0.30％、Zn0.8-1.2％、Ni0.35-0.5％、Si0.12-0.18％、Sn0.52-0.55％、Ag0.008-0.025％，余量Cu。

本发明铜合金中不含Cr、Ti、Bi等常见元素，通过降低Ni的含量，提高Si、Sn的含量，并加入适量Ag，通过各元素之间产生的协同，大幅度提高铜合金的导电性、强度、冲压性、抗应力、耐磨等性能，使其特别适用于手机充电器中的接头。其中，Zn在Cu中的固溶度为39.9％，Sn在Cu中固溶度为15.8％，而Ni可以与Cu无限互溶，它们与铜形成连续固溶体，具有宽阔的单相区，它们能够明显地提高铜的机械性能。现有铜合金中的Sn含量一般都控制在0.5％以内，但是通过不断试验发现，在本发明铜合金中适当提高了Sn的含量，提高至0.52-0.55％，可以更有效地促进晶粒细化并且增加强度。适量的Mn可以提高铜合金的强度，又因为锰铜电阻温度系很少，由于有同素异晶转变，使铜锰合金固态下相变十分复杂，固相下具有调幅分解，变晶转变等过程，进一步提高本发明铜合金的耐冲击性能。而Si可以有限固溶于铜，固溶度随着温度变化而激烈的变化，当温度从合金结晶完成之后开始下降时，它们在铜中的固溶度也开始降低，以金属化合物或单质形态从固相中析出，当这些元素固溶于铜中，能够明显地提高其强度，具有固溶强化效应，当它们从固相中析出时，又产生了弥散强化效果，导电和导热性能得到了恢复，加入Si既可以提高铜合金的强度和抗应力，又可以提高合金的导电率。但若在本发明若Si的含量低于0.1％则无法发挥Si的效果，而若Si的超过0.18％，则会大大影响合金的导电率。更为本发明铜合金中添加有适量的Ag能促进合金的冲压性、抗应力和强度，尤其当合金在时效状态时，添加了Ag的上述铜合金可进一步改进抵抗高温应力的性能。

作为优选，所述的铜合金包括Mn0.08-0.25％、Zn0.85-1.1％、Ni0.38-0.45％、Si0.14-0.16％、Sn0.52-0.54％、Ag0.01-0.022％，余量Cu。

作为优选，所述的铜合金还包括Al0.18-0.25％。和其他合金元素相比，铝不仅可增加铜水的流动性，改善该合金材料的铸造性能，还能最显著地提高铜合金的强度。由于铝标准电位相对于锌更负，因而有着更大的离子化趋向，优先于环境中的氧结合，优先形成微密而坚硬的氧化铝膜，可以防止合金的进一步氧化，形成的Al₂O₃膜有阻滞基体腐蚀的作用。在本发明中加入铝，会使α相区明显地移向铜角。当铝含量高时会出现硬而脆的γ相，提高合金的强度和硬度。同时大幅度降低其塑性。但是过量的铝元素反而会在铜水液面产生大量的铝氧化膜，使铜液中夹渣亦在后续浇铸铜铸件时形成夹层，造成铸件缺陷的产生。当铜合金中含有Sn、Ti、Ni、Bi等元素一起作用时，Al在铜合金中的作用可最大化地发挥。

作为优选，铜合金中Ni与Si的质量比为2-3:1。在本发明铜合金合金中Ni的主要作用为使组织细化，提高冲击韧性，特别是配合Si加入，可形成NiSi耐磨质点，提高材料的耐磨损性能，同时镍能在一定范围内扩大α相区，增加α相比例，对耐磨质点起到保护作用，防止耐磨质点在摩擦过程中大量脱落的现象，但过高的镍含量会造成α相过多，导致材料的机械性能下降，因此在本发明铜合金合金中加入镍和硅，且当Ni与Si的含量比控制在2-3：1时两者的效果更佳。

本发明的另一个目的在于提供一种上述用于手机充电器接头的铜合金的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：将上述铜合金原料经粗炼、精炼、冷却、低压铸造得铜合金成品。铜合金成品可以通过各种加工成型方法制成手机充电器接头。

进一步优选，所述的低压铸造为以下几个阶段：

升液阶段：升液阶段在前15s内，相对压力从0MPa上升至0.02MPa；

充型阶段：充型阶段在第15-35s内，相对压力从0.02MPa上升到0.08MPa；

结壳阶段：结壳在第35-50s内，相对压力从0.08MPa上升到0.10MPa；

增压阶段：结壳在第50-70s内，相对压力从0.10MPa上升到0.15MPa；

保压结晶阶段：保压结晶阶段在第20-250s内，相对压力保持在0.15MPa；

卸压阶段：卸压阶段在第250-350s内，相对压力从0.15MPa降到0MPa。

本发明的铜合金通过如上六阶段的铸造工艺铸造成型，进一步提高合金中组织的致密性，进而提高其导电率、力学性能，使其适用于手机充电器的接头。

卸压后脱模前还包括固溶时效处理。

所述的固溶时效为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

使用分级固溶时效主要是针对本发明不同的元素配比，使合金元素能够充分固溶到Cu中，发挥合金元素的强化作用，并且在提高硬度的同时，减少合金中的应力，提高铜合金的耐磨性。

与现有技术相比，本发明的铜合金配伍合理，通过各元素之间产生的协同作用，并通过六阶段的铸造工艺制成，进一步提高其导电率、耐磨性、力学性能等，使本发明铜合金适用于手机充电器的接头。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金为Mn0.15％、Zn0.92％、Ni0.42％、Si0.15％、Sn0.53％、Ag0.015％、Al0.22％，余量Cu。

将上述铜合金经粗炼、精炼、冷却、低压铸造、固溶时效处理得用于手机充电器接头的铜合金。

所述的低压铸造为以下几个阶段：升液阶段：升液阶段在前15s内，相对压力从0MPa上升至0.02MPa；充型阶段：充型阶段在第15-35s内，相对压力从0.02MPa上升到0.08MPa；结壳阶段：结壳在第35-50s内，相对压力从0.08MPa上升到0.10MPa；增压阶段：结壳在第50-70s内，相对压力从0.10MPa上升到0.15MPa；保压结晶阶段：保压结晶阶段在第20-250s内，相对压力保持在0.15MPa；卸压阶段：卸压阶段在第250-350s内，相对压力从0.15MPa降到0MPa。

所述的固溶时效处理为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

实施例2

一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金为Mn0.08％、Zn1.1％、Ni0.38％、Si0.16％、Sn0.52％、Ag0.022％、Al0.18％，余量Cu。

所述的固溶时效处理为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

实施例3

一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金为Mn0.25％、Zn0.85％、Ni0.45％、Si0.15％、Sn0.54％、Ag0.01％、Al0.25％，余量Cu。

所述的固溶时效处理为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

实施例4

一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金为Mn0.05％、Zn1.2％、Ni0.35％、S0.18％、Sn0.52％、Ag0.025％、Al0.18％，余量Cu。

所述的固溶时效处理为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

实施例5

一种用于手机充电器接头的铜合金，所述的铜合金为Mn0.30％、Zn0.8％、Ni0.5％、Si0.12％、Sn0.55％、Ag0.008％，余量Cu。

所述的固溶时效处理为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。

对比例1

现有技术中普通的铜合金。

对比例2

采用如实施例1中所述的铜合金通过普通加工方法成型。

对比例3

采用普通铜合金通过如实施例1中所述的方法加工成型。

表1：实施例1-4及对比例1-3中的动触点弹板的性能

综上所述，本发明的铜合金配伍合理，通过各元素之间产生的协同作用，并通过六阶段的铸造工艺制成，进一步提高其导电率、耐磨性、力学性能等，使本发明铜合金适用于手机充电器的接头。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，所述的铜合金包括Mn0.05-0.30％、Zn0.8-1.2％、Ni0.35-0.5％、Si0.12-0.18％、Sn0.52-0.55％、Ag0.008-0.025％，余量Cu；所述的铜合金通过原料粗炼、精炼、冷却、低压铸造制得，所述的低压铸造为以下几个阶段：升液阶段：升液阶段在前15s内，相对压力从0MPa上升至0.02MPa；充型阶段：充型阶段在第15-35s内，相对压力从0.02MPa上升到0.08MPa；结壳阶段：结壳在第35-50s内，相对压力从0.08MPa上升到0.10MPa；增压阶段：结壳在第50-70s内，相对压力从0.10MPa上升到0.15MPa；保压结晶阶段：保压结晶阶段在第20-250s内，相对压力保持在0.15MPa；卸压阶段：卸压阶段在第250-350s内，相对压力从0.15MPa降到0MPa。

2.根据权利要求1所述的用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，所述的铜合金包括Mn0.08-0.25％、Zn0.85-1.1％、Ni0.38-0.45％、Si0.14-0.16％、Sn0.52-0.54％、Ag0.01-0.022％，余量Cu。

3.根据权利要求1或2所述的用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，所述的铜合金还包括Al0.18-0.25％。

4.根据权利要求1或2所述的用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，所述的铜合金中Ni与Si的质量比为2-3:1。

5.根据权利要求1所述的用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，卸压后还包括固溶时效处理。

6.根据权利要求5所述的用于手机充电器接头的铜合金，其特征在于，所述的固溶时效为：

(1)520-550℃温度下，保温1.5～2h，盐水冷却；

(2)280-350℃温度下，保温2～3h，水冷却；

(3)150-180℃温度下，保温3～5h，自然冷却。