[发明专利]一种紧固件用高强铜合金棒材及其制备方法

说明书

一种紧固件用高强铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤：（1）按照预先设定的配方质量比称量铜合金所需的原料，在1250℃~1350℃温度下全部熔化后浇铸成圆锭；（2）将所得圆锭在保护气氛下进行均质化处理，均质化处理温度为1150℃±10℃，时间为30~90分钟，然后随炉冷却；（3）对上一步处理后的圆锭进行3~5火次的锻造，开坯锻造温度980℃±20℃，终锻温度800℃±20℃，总变形量在3~4之间，得到锻造棒坯；（4）将锻造棒坯在保护气氛下于1100~1150℃进行固溶热处理30~60分钟，然后随炉冷却至800~900℃，再进行时效处理60~120分钟，风冷至室温；（5）对上一步处理后的棒坯进行机加工，得到抗拉强度大于800MPa且断后伸长率不低于10%的高强铜合金光棒。

技术领域

本发明属于铜合金棒材加工制备领域，具体涉及一种紧固件用高强铜合金棒材及其制备方法。

背景技术

紧固件是一种紧固连接应用较为广泛的机械零件，主要包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销。铜合金紧固件是有色金属紧固件中的重要组成部分，主要应用于电子、电器、仪表、液压、机械、船舶及海洋工程等领域。

目前国内外铜合金紧固件性能等级分为CU1~CU7共7个等级，对应等级的变形铜合金材料国内牌号分别为T2、H63、HPb58-2、QSn6.5-0.4、QSi 1-3、HMn58-2、QAl 10-4-4，对应等级的变形铜合金材料国际牌号分别为Cu-ETP、CuZn37、CuZn39Pb3、CuSn6、CuNi1Si、CuZn40Mn1Pb、CuAl10Ni5Fe。CU7紧固件对应的铜合金材料抗拉强度级别最高，为640MPa级别。

紧固件用抗拉强度大于800MPa且断后伸长率不低于10%的高强铜合金棒材及其制备方法，未见国内外公开报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧固件用高强铜合金棒材及其制备方法，高强铜合金棒材抗拉强度大于800MPa且断后伸长率不低于10%。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种紧固件用高强铜合金棒材的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，按照预先设定的配方质量比称量铜合金所需的原料，在1250℃~1350℃温度下全部熔化后浇铸成圆锭；

步骤二，将所得圆锭在保护气氛下进行均质化处理，均质化处理温度为1150℃±10℃，处理时间为30分钟~90分钟，然后随炉冷却；

步骤三，对上一步处理后的圆锭进行3~5火次的锻造，开坯锻造温度980℃±20℃，终锻温度800℃±20℃，总变形量在3~4之间，得到锻造棒坯；

步骤四，将锻造棒坯在保护气氛下于1100~1150℃进行固溶热处理30分钟~60分钟，然后随炉冷却至800~900℃后再进行时效处理60分钟~120分钟，再风冷至室温；

步骤五，对上一步处理后的棒坯进行机加工，得到抗拉强度大于800MPa且断后伸长率不低于10%的高强铜合金光棒。

上述方法中“总变形量在3~4之间”是指锻造前后棒坯横截面面积的比值为3~4。

步骤一中的原料在感应熔炼炉内熔炼。

步骤一中原料熔炼后经半连续铸造得到所述的圆锭。

作为优选，所述铜合金为铜镍钴铝基铜合金，其元素的质量百分数为：13.0~17.0%的镍、1.5%~4.5%的铝、不大于2.0%的钴，余量为铜和杂质元素。

进一步的，当镍的质量百分数为14.1%，钴的质量百分数为0.8%，铝的质量百分数为3.3%时，步骤四的工艺参数为：固溶热处理温度1120±10℃、处理时间45分钟，时效处理温度850±10℃、处理时间90分钟。

本发明中的保护气氛为氮气气氛。