[发明专利]一种高弹性模量的黄铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高弹性模量的黄铜合金，由下述重量百分比的原料制成：镍1.8‑2.5wt%、硅0.8‑1.2wt%、锡0.2‑0.5wt%、钴0.1‑0.5wt%、磷0.1‑0.3wt%、镁1.2‑1.8wt%、铁0.01‑0.03wt%、锌22.5‑30.5wt%，余量为铜及不可避免的杂质。本发明相比于现有技术，通过大量的筛选试验，在对合金元素组成及配比的研究中意外地发现，添加特定的金属元素、按照特定的用量配比，通过各添加元素之间的相互作用，使得黄铜合金整体具有非常优异的拉伸强度和弹性性能，尤其是，制得的黄铜合金具有超出预料的弹性模量。本发明的黄铜合金拉伸强度达到765MPa；弹性模量达到122.5Gpa。

技术领域

本发明属于金属合金材料领域，特别涉及一种高弹性模量的黄铜合金及其制备方法。

背景技术

高弹性铜基材料广泛应用于电器接插件、弹簧、开关、触头等各种弹性元件领域及电子、通讯、仪表等工业领域。目前，高弹性铜基材料以铍青铜、锡磷青铜等材料为主。但是，上述铜合金材料存在原料价格高、生产工艺复杂等缺点。

目前，我国正处在经济高速增长时期，电子、电气等行业发展迅速，对锡磷青铜带材的需求增长很快，以年均12%以上的速度增长。因此，国内外致力于研究锡磷青铜的替代品。但迄今为止，现有技术中公开的黄铜合金的弹性性能与锡磷青铜、铍青铜等比较，普遍存在弹性性能较差的缺陷。

黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳，俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成，其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度，硬度和耐蚀性，但使塑性降低，适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性，故称海军黄铜，用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能；这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。

目前，现有技术已经公开了一些黄铜合金的技术方案，例如公布号为CN102851530 A的中国专利申请，公开了一种铜锌合金材料，所述铜合金材料的成份组成按重量百分比包括有：1.5-3.5％的镍，0.4-0.6％的硅，33-36.5％的锌，其余为铜及不可避免的杂质。所述铜合金材料的成份组成按重量百分比进一步包括有：0.1-0.6％的锡，0.05-1.0％的钴，0.05-0.05％的磷，0.05-0.1％的铁中的一种或多种组合。所述铜合金材料的成份组成按重量百分比进一步包括有：0.02-0.1％的锰和0.08-0.2％的镁中的一种或两种组合。但是，经试验该黄铜合金的弹性性能并不是很优异，具有进一步提高的空间。因此，研究出一种弹性性能更优的黄铜合金成为一种迫切需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性模量高、制备工艺简单的黄铜合金材料及其制备方法。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种高弹性模量的黄铜合金，由下述重量百分比的原料制成：镍 1.8-2.5wt%、硅0.8-1.2wt%、锡 0.2-0.5wt%、钴 0.1-0.5wt%、磷 0.1-0.3wt%、镁 1.2-1.8wt%、铁 0.01-0.03wt%、锌 22.5-30.5wt%，余量为铜及不可避免的杂质。

优选地，一种高弹性模量的黄铜合金，由下述重量百分比的原料制成：镍 1.8wt%、硅1.2wt%、锡 0.2wt%、钴 0.5wt%、磷 0.1wt%、镁 1.8wt%、铁 0.01wt%、锌 30.5wt%，余量为铜及不可避免的杂质。