[发明专利]无铍多元铜合金

说明书

技术领域

本发明是关于合金材料的相关技术领域，尤指一种无铍多元铜合金。

背景技术

由于具有良好的导电性及导热性、高耐蚀能力、中高机械强度、抗疲劳能力、独特的金属光泽，因此铜及铜合金被广泛地应用在日常生活之上。

在众多铜合金之中，铜-铍合金具有最优异的机械强度。如熟悉合金材料设计与制造的工程师所熟知的，随着温度的改变，铍在铜中的固溶度会有非常明显的变化。例如，当温度为25℃时，铍在铜中的固溶度为0.5wt％(3.4at％)；并且，当温度高达886℃时，铍在铜中的固溶度则上升至2.7wt％(16.4at％)。因此，制造铜-铍合金时，便可以利用此固溶度差异进以根据应用需求而制造出不同硬度的铜-铍合金。一般而言，所制得的铜-铍合金的硬度主要依据铍含量(0.6～2.7wt％)以及时效处理的条件而有所不同。举例而言，目前商业上可取得的高硬度铜-铍合金包括：锻制合金(例如：C17000(Cu-1.7Be-0.3Co)与C17200(Cu-1.9Be-0.2Co)以及铸造合金(例如：C82400(Cu-1.7Be-0.3Co)、C82500(Cu-2Be-0.5Co-0.25Si)、C82600(Cu-2.4Be-0.5Co)、与C82800(Cu-2.6Be-0.5Co-0.3Si)，在不同的铸造、锻造及热处理条件下，它们的硬度约介于HV200～460(相当于HRC 18～46)之间。

由于具有优良的导电性与导热性、高机械强度、及抗疲劳能力，铜-铍合金长期以来被广泛的应用于导电弹簧、散热片、电极的制造。此外，铜-铍合金与钢有低摩擦、不产生火花的作用，因此也被应用于无火花工具、轴承、齿轮、活塞等构件的制造。

即便铜-铍合金具有上述诸多优点与应用，铜-铍合金仍旧于实务上显示出以下缺陷：

(1)由于铍金属极为昂贵，导致以铜-铍合金加工制成的金属件的贩卖价格高居不下；

(2)铍金属具有相当程度的毒性，导致以铜-铍合金加工制成的金属件衍生出环保及安全方面的顾虑。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无铍多元铜合金，以克服现有技术中的铜-铍合金价格昂贵、具有相当程度的毒性、造成环保安全等问题。

本发明提供了一种无铍多元铜合金，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：Cu_xAl_yNi_zCr_mFe_n；组成式中的x、y、z、m、与n满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金的基地相结构(base phase structure)为面心立方晶格结构(face centered cubic,FCC)。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过下列任一种工艺方法制得：真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、或粉末冶金法。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，由所述无铍多元铜合金制成的成品或半成品的型态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金通过以下任一种工艺被加工披覆至一目标工件的表面上：铸造、电弧焊、激光焊、电浆焊、热喷涂、或热烧结。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，所述无铍多元铜合金经由均质化热处理而呈现均质化状态。

本发明所述的无铍多元铜合金，其中，呈现均质化状态的所述无铍多元铜合金经由高温时效处理而呈现时效硬化态。

本发明还提供了另外一种无铍多元铜合金，该合金具有一特定维氏硬度，且该特定维氏硬度大于HV200；其中，所述无铍多元铜合金的组成由下列组成式表示：Cu_xAl_yNi_zCr_mFe_nM_s；组成式中的x、y、z、m、n、与s满足以下不等式：45％≤x≤80％、4％≤y≤17％、3％≤z≤19％、m≥0.5％、n≥0.5％、2％≤(m+n)≤26％、0％＜s≤15％；