[发明专利]一种低成本弹性黄铜合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种代替锡磷青铜材料的低成本弹性黄铜合金。

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，铍青铜存在工作温度低，生产工艺复杂，铍氧化物有毒，危害人体，价格昂贵等缺点，而锡磷青铜中的合金元素锡价格昂贵、制造能耗高、成本高。同时，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。据预测，2011年国内锡磷青铜带的需求量将在20万吨以上。因此，国内外致力于研究锡磷青铜的替代品-低成本高弹性铜基材料。但迄今为止，还没有开发出一种成本低弹性好、能够替代锡磷青铜作接插件应用的新型弹性合金材料。

CN101050494B公告了一种弹性黄铜合金材料及其生产方法，但其含Ni量达到4-5%，因镍的价格比锡高，因此，该发明的弹性黄铜合金成本很高。

发明内容

本发明的目的是开发出一种低成本弹性黄铜合金材料，以替代锡磷青铜在接插件等领域的应用。

一种低成本弹性黄铜合金，其特征是铜为69～72%重量，锌为23～26%重量，铝为3.3～3.6%重量，镍为0.1～1.0%重量，锰为0.12～0.53%重量，余量为不可避免的杂质。

本发明的弹性黄铜制备工艺采用铁模铸造，热轧开坯，冷轧，退火，酸洗等工艺流程。

铝元素加入后缩小α相区，形成β相的趋势大，强化效果好。在熔炼中能形成氧化铝保护膜，阻止锌蒸发，从而减少锌烧损。同时，铝能提高耐磨性、耐蚀性、弹性等。在成品中，Al的表面离子化倾向比锌的大，优先形成致密而坚固的氧化铝膜，可防止合金的进一步氧化。但Al含量高时，会出现γ相，提高合金的强度和硬度，大幅度降低塑性，不利于后道加工。因此，Al加入量一般控制在1-4%左右。如HAl77-2、HAl60-1-1、HAl59-3-2经过加工后弹性模量分别可以达到102、105、100Gpa。

镍在黄铜中使α相区扩大，向高锌黄铜中添加镍，可获得含有少量β相的高强度合金。同时具有提高强度、韧性、抗脱锌及抗应力腐蚀开裂作用，且压力加工性能较好。例如HNi65-5弹性模量可以达到112Gpa。有研究表明：加入Ni可以达到显著细化晶粒的效果。值得注意的是，在黄铜中加入一定量的镍和铝，具有显著的回火硬化效应。

Mn使得α相区缩小，但作用不大，因此对黄铜显微组织的影响较小。同时，Mn对黄铜具有显著的固溶强化、抗腐蚀、提高加工性能的作用。例如HMn58-2的弹性模量可以达到100Gpa。值得注意的是，由于合金在低于375℃的温度下，Mn在Cu中的固溶度下降，当Mn含量超过4%时，会析出部分富Mn的ξ相，ξ相为硬脆相，使合金性能降低。同时，Mn的加入严重降低材料的电导率，在对具有一定电导率的合金设计时，控制Mn含量就显得尤为重要。

Al与Ni具有形成Al₃Ni化合物的趋势，通过弥散强化、条幅分解、固溶强化等机理显著提高材料的性能，而Mn固溶于Cu-Zn基体中，显著提高基体的性能，并促进Al与Ni形成Al₃Ni化合物。三种元素的综合作用将大大地提高材料的性能，尤其是弹性性能。

本发明的低成本弹性黄铜的硬度、弹性模量、延伸率与锡磷青铜相当，而强度高于锡磷青铜Y2状态的强度。将本发明产品制成接插件后进行插拔、单极吊重等试验，所获得的参数均符合国家标准。同时，本发明合金制备流程简单、易加工，适合产业化生产。该弹性黄铜性能与锡磷青铜性能相当，而原料成本仅为锡磷青铜原料成本的75%-80%。

具体实施方式

以下结合附表实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：