专利名称：一种微合金化锡青铜合金的制备方法
技术领域：
本发明属于铜合金材料加工技术领域，尤指一种微合金化锡青铜合金的制备方法。
背景技术：
随着电子信息、汽车和通讯产业的发展，用于接插件、弹性导电合金用量越来越大。铜基弹性合金由于具有优良的导电、导热性能和良好的机械力学性能，在电器接插件、弹簧、连接器、开关、触头等各种导电弹性元件中得到广泛的应用。铜基弹性合金是一类具有广阔应用前景的结构功能材料，无论在传统工业还是高 新技术、尖端科学领域，其需求量日益剧增，同时对其性能要求越来越高。经过几十年的发展，在发达国家，弹性铜合金产品的开发已达到相当高的水平，而我国在研究和生产上都处于相对落后的地位，常用的铜基弹性合金基本上还是锡磷青铜、锌白铜和黄铜，不仅在数量上，还是在产品质量上还不能适应电子信息、汽车和电子通讯等行业高速发展的需求。传统的铜基弹性合金锡青铜合金因其具有高的强度、弹性、优良的导电稳定性及热应力松弛性能等优点，是目前广泛使用的高强度、高弹性、高性能铜合金。但是，由于锡青铜合金中Sn含量高，在铸造过程中铸锭产生严重枝晶偏析和Sn的反偏析，导致其塑性加工性能差，目前通用加工方法是水平连铸生产板坯，并在加工变形前铸锭进行长时间高温退火，即均匀化处理(该过程通常需要25 30小时)后才能进行塑性加工。均匀化处理过程的能源消耗大、工艺流程长、生产效率低、生产成本高、不符合现代工业化生产所要求的高效低耗的目标。国内的发明专利CN87100204、CN91105605均采用了真空熔炼，但铸锭的组织中还是存在成分不均匀现象，故仍然需要进行高温长时间的均匀化处理。此外，国内外一些专利在某些锡青铜合金的应用上进行了一些改进，以改善合金铸态组织成分不均匀和合金的某些性能。例如国内专利CN200410053071采用喷射沉淀成型法生产Cu-15Ni-8Sn-3. 5Y合金,该专利通过此法制备的锡青铜合金成分偏析较小,合金的性能良好。专利CN03151047、CN101517105A，分别在Cu-15Ni_8Sn合金中添加适量的Ti元素和利用烧结的方法制备锡青铜合金，可以有效的改善该合金的Sn偏析和提高合金的耐磨性和强度，该发明是合金在铸态下经均匀化处理-淬火-时效处理后经过机加工成元件使用。以上几个专利及方法不适用于大规模的板带材生产，而目前板带材采用的生产方式，其铸锭必须先经过均匀化处理再进行轧制生产。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种节省能源、缩短工艺、提高生产效率的锡青铜合金制备方法。为实现上述目的，本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤I)合金熔炼将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣、精炼；2)微合金化处理对精炼后的熔体添加细化剂；
3)合金铸造对经过微合金化处理的熔体进行铸锭；4)冷轧开坯对经过合金铸造后的合金进行冷轧得到形变锡青铜合金。进一步，所述细化剂为铁和或钴。进一步，所述细化剂为铁，铁占原料总重量的百分比含量为0. 290). 8%。进一步，所述细化剂为钴，钴占原料总重量的百分比含量为0. 29T1. 0%。进一步，所述细化剂为铁和钴，铁和钴占原料总重量的百分比含量为0. 190). 6%。进一步，步骤4)中冷轧变形率为60-80%。进一步，步骤2)中所述细化剂在温度为1240-1300°C下添加。进一步，步骤I)和2)具体为将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂并保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金、Sn，充分搅拌、静置后，加细化剂进行微合金化处理。本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，其铸锭晶粒的尺寸细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，使得合金具有良好的塑性，特别是微合金化处理后的铸锭可以直接冷轧制，省去了现有制备方法中的均匀化处理工序，节省了能源，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。
图I为未经微合金化处理后的合金金相照片；图2为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之I ;图3为本发明经微合金化后的合金金相照片之2 ；图4为本发明经微合金化后的合金金相照片之3 ；图5为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之4 ；图6为本发明经微合金化后的合金金相照片之5 ；图7为本发明经微合金化后的合金金相照片之6 ；图8为本发明经微合金化处理后的合金金相照片之7 ；图9为本发明经微合金化后的合金金相照片之8 ；图10为本发明经微合金化后的合金金相照片之9。
具体实施例方式实施例I :本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 2%的钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合、金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂钴的作用下，获得细小、均匀的铸态晶粒组织；冷却条件参照现有合金铸造所采用的条件；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50pm金相照片如图2所示。实施例2 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 6%钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行 微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50i!m金相照片如图3所示。实施例3 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加I. 0%钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50 y m金相照片如图4所示。实施例4:本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 2%铁细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50i!m金相照片如图5所示。
实施例5 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 5%铁细化剂，在高温1240-1300°C，进行
微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织； 4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50 y m金相照片如图6所示。实施例6 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 8%铁细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50i!m金相照片如图7所示。实施例7 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 1%铁钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50 U m金相照片如图8所示。实施例8 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 3%铁钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁钴的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50 y m金相照片如图9所示。实施例9 本发明的微合金化锡青铜合金制备方法，具体步骤为I.合金熔炼采用非真空感应电炉进行熔炼。将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金及Sn，充分搅拌后静置；2、微合金化处理对精炼后的熔体添加0. 6%铁钴细化剂，在高温1240_1300°C，进行微合金化处理；上述微合金化处理所采用的温度可以与步骤I中的熔炼温度一致，微合金化处理温度参照现有合金熔炼所采用的温度；3、合金铸造对微合金化熔体进行铸锭，浇铸温度为1150_1250°C比上述微合金化处理采用的温度稍低，在冷却条件和细化剂铁的作用下，获得细小、均匀的晶粒组织；
4、冷轧开坯将经过微合金化处理的合金进行60-80%的冷轧变形；经过上述步骤得到锡青铜合金，其50 金相照片如图10所示。现有的锡青铜合金制备方法在锡青铜合金铸锭中存在Sn偏析(如图I所示)，使合金脆化，导致合金在冷变形过程中开裂。而合金通过高温短时间微合金化处理后，由于合金晶粒细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，解决锡青铜合金铸态组织中粗大的树枝状晶，成分偏析严重等问题，更重要的是省去了加工过程中的均匀化退火工序，节省了能源、缩短了工艺、提高了生产效率，为工业化生产节省生产成本。同时得到的锡青铜合金与同系列的其他合金相比，强度更高，塑性更好，与此同时，弹性也大大提高，适用于锡青铜合金的短流程加工。表I为本发明的方法与现有制备方法对比，由表I可知本发明缩短工艺I个，具有高效、节能、短流程特点。表I合金制备工艺步骤个数对比
权利要求
1.一种微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤 1)合金熔炼将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣、精炼； 2)微合金化处理对精炼后的熔体添加细化剂； 3)合金铸造对经过微合金化处理的熔体进行铸锭； 4)冷轧开坯对经过合金铸造后的合金进行冷轧得到形变锡青铜合金。
2.如权利要求I所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁和或钻。
3.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁，铁占原料总重量的百分比含量为0. 290). 8%。
4.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为钴，钴占原料总重量的百分比含量为0. 29T1. 0%。
5.如权利要求2所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，所述细化剂为铁和钴，铁和钴占原料总重量的百分比含量为0. p/ro. 6%。
6.如权利要求I所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤4)中冷轧变形率为60-80%。
7.如权利要求I所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述细化剂在温度为1240-1300°C下添加。
8.如权利要求I所述的微合金化锡青铜合金的制备方法，其特征在于，步骤I)和2)具体为将电解铜放入熔炼炉内，加热至熔体完全熔化后，加覆盖剂并保温，经除气、除杂后，再覆盖灼烧木炭，加入烘干的Cu-P中间合金、Sn，充分搅拌、静置后，加细化剂进行微合金化处理。
全文摘要
本发明公开了一种微合金化锡青铜合金的制备方法，包括如下步骤1)合金熔炼将合金在熔炉内进行熔炼、保温、除气、除渣、精炼；2)微合金化处理对精炼后的熔体添加细化剂；3)合金铸造对经过微合金化处理的熔体进行铸锭；4)冷轧开坯对经过合金铸造后的合金进行冷轧得到形变锡青铜合金。本发明的微合金化锡青铜合金的制备方法，其铸锭晶粒的尺寸细小，可减小合金内Sn的偏析程度，消除在轧制过程中产生的脆性开裂，使得合金具有良好的塑性，特别是微合金化处理后的铸锭可以直接冷轧制，省去了现有制备方法中的均匀化处理工序，节省了能源，缩短了工艺流程，提高了生产效率，降低了生产成本。
文档编号C22F1/08GK102747238SQ20121024935
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者吴语, 杨胜利, 柳瑞清, 柳羏, 王刚, 蔡薇, 许洪胤, 谢伟滨, 邓予生 申请人:江西理工大学