一种超高强高韧高耐蚀CuNiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种超高强高初高耐蚀化NiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方法，特 别设及一种具有超高强度、高初性、高耐蚀性能的化NiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方 法；属弹性合金制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 导电弹性合金是电子电工、机器仪表、海洋输运、汽车工业等中不可缺少的重要材 料。它广泛应用于制造各种弹性元器件，如微型开关、膜片、膜盒、弹性敏感元件、储能元件、 频率元件、黃片、中继器等。弹性元件的性能决定着仪器整体的精度、可靠性和寿命。随着 现代工业和科学技术的发展，新一代电器工业中要求新型弹性材料具有高硬度、高强度、高 初性、低电阻率、高耐蚀性、高弹性模量等特征。由于目前的弹性合金主要为两类，一类是指 化-Ni-Cr系、Ni-Cr系、Ni-Cr-Nb系、Ni-Co-Cr系、Nb-Ti系和化-Ni-Co系等，该类合金的 特点是硬度和强度超高，抗应力松弛能力强，但是其电导率很低。另一类是锡磯青铜和被铜 等，锡磯青铜强度低，被青铜导电性、强度、耐腐蚀性、耐磨性等综合性能优异，但被青铜在 生产过程产生的被蒸汽和被尘会危害人体健康，污染环境；且被青铜在高于150°C环境下 使用时抗应力松弛能力低、工作稳定性差，使得其使用温度均低于150°C。因此，研制新型的 超高强高初高耐蚀的弹性合金已势在必行。80年代后期，前苏联、美国、日本和中国已经开 发出Cu-Ni-Sn、Cu-Ti、"卡密隆"、"卡密林"、MHU15-20、N0. 131、No. 538和德银合金等新型 无被弹性铜合金。该些合金具有相当高的强度（> lOOOMPa)，而且在150°C下仍然保持较 高的强度和稳定的弹性性能，但其电导率太低，都不超过15% IACS。
[0003] 化-Ni-Si系合金作为能够取代被青铜的弹性材料受到了广泛的关注，"超高强、高 导电化NiSiSnMg系弹性铜合金及其制备方法"狂L 200810032004. 2)、"一种超高强、高抗 应力松弛化NiSiAl系弹性铜合金制备方法"狂L201010571290. 7)和"一种化NiSi系弹性 铜合金及其制备方法"（CN 201310025570. 1)分别公开了S种超高强高抗应力松弛化NiSi 系弹性铜合金及其制备方法。（1)公开的专利"超高强、高导电化NiSiSnMg系弹性铜合金 及其制备方法"（200810032004. 2)提供了一种化NiSiSnMgZr合金具有超高的强度、良好 的导电性能和优异的抗应力松弛性能。其所述的非真空二次重烙会带来产业化生产过程 中巨大的能源消耗。（2)专利"一种超高强、高抗应力松弛化NiSiAl系弹性铜合金制备方 法"狂L201010571290. 7)公开的专利中所述制备方法，使制备合金具有良好的综合性能，但 是合金的伸长率偏低，且缺乏产业化制备工艺的描述。（3)专利"一种化NiSi系弹性铜合 金及其制备方法"（CN201310025570. 1)公开的专利中所述的成分和制备工艺，使制备的合 金性能优良，但同样存在伸长率偏低和缺乏产业化制备工艺的描述的问题。且上述专利所 述合金的耐蚀性能均无描述。上述专利报道的铜合金弹性材料均未能达到使器件长寿命所 需的高初性和高耐蚀性能的要求。
[0004] 合金强度与塑性的乘积（称为强塑积）的高低是合金服役过程中保证安全服役 的关键和重要指标，该乘积越大，合金使用过程中抗损伤容限就越大，器件服役可靠性就越 高。另外，弹性元器件很多用于航海器件和海工装备中，其耐蚀性的好坏也是决定其使用寿 命和安全性的重要指标之一。由于现有弹性铜合金组分和/或制备工艺的原因，导致现有 的弹性铜合金无法在拥有高强度的同时还具备优良的耐蚀性和满足要求的塑初性，严重制 约了新一代电器工业的发展。因此，亟需发明一种力学性能、导电性能、塑初性和耐蚀性能 均能满足新型弹性铜合金制备技术。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供了一种强度高、导电性优良、组分合理、合金化 程度高、初性好、无毒害、高耐蚀性能的化NiSiNbSn系弹性铜合金及其制备方法。
[0006] 本发明一种超高强高初高耐蚀化NiSiNbSn系弹性铜合金；W质量百分比计包括 下述组分：
[0007] Ni ;6. 0 ~7. 5%，优选为 6. 0-6. 5%，进一步优选为 6. 2% ;
[000引 Si ;1. 0~1. 4%，优选为1. 0-1. 2%，进一步优选为1. 1% ;
[0009] 佩；0. 8~1. 2%，优选为0. 8-1. 0%，进一步优选为1. 0% ;
[0010] Sn ;0. 5 ~0. 8%，优选为 0. 5-0. 7%，进一步优选为 0. 6% ;
[0011] Mg;0. 1 ~0. 15%，优选为 0. 1-0. 13%，进一步优选为 0. 12% ;
[0012] Cr ;0. 1 ~0. 15%，优选为 0. 1-0. 131%，进一步优选为 0. 12% ;
[0013] 余量是化和不可避免的杂质。
[0014] 本发明一种超高强高初高耐蚀化NiSiNbSn系弹性铜合金的制备方法，包括所述 步骤：
[0015] 步骤一烙炼和半连续铸造
[0016] 按设计的合金组分配取电解铜、镶源、娃源、魄源、锡源、儀源、铭源后，进行烙炼， 半连续铸造，得到铸锭；
[0017] 步骤二均匀化处理
[0018] 在840-880°C的温度下，对步骤一所得铸锭进行均匀化处理；得到I号铸锭；
[0019] 步骤S热轴开巧
[0020] 去除I号铸锭的表面杂质后，进行热轴开远，得到I号巧料；热轴开巧时，控制开 轴温度为850~920°C，优选为850-900°C，进一步优选为880-900°C ;终轴温度为700~ 800 °C ；
[0021] 步骤四I号巧料的冷轴处理
[0022] 对步骤S所得I号巧料进行冷轴，得到II号巧料；冷轴时控制总变形为55-65% ;
[0023] 步骤五II号巧料的固溶泽火处理
[0024] 在940-960°C，对步骤四所得II号巧料进行固溶处理后，泽火，得到固溶泽火态板 巧；
[0025] 步骤六固溶泽火态板巧的预时效处理
[0026] 在350-450°C，对步骤五所得固溶泽火态板巧进行预时效处理，得到预时效处理板 巧；
[0027] 步骤^；：预时效处理板巧的冷轴
[002引对步骤六所得预时效处理板巧进行总变形量为55-65%的冷轴，得到冷轴带；
[0029] 步骤八冷轴带的时效处理
[0030] 在450-500°C，优选为465-480°C，对步骤^;：所得冷轴带进行时效处理；得到时效 带材；
[0031] 步骤九时效带材的精轴与退火处理
[0032] 对步骤八所得时效带材进行精轴后，清洗干净，并于150~250°C进行退火，冷却， 得到成品；所述精轴的总变形小于等于15%。
[0033] 本发明一种超高强高初高耐蚀化NiSiNbSn系弹性铜合金的制备方法，步骤一中，
[0034] 所述镶源为电解镶；
[0035] 所述娃源选自铜娃中间合金、电解单质娃中的至少一种，优选为单质娃；
[0036] 所述锡源选自铜锡中间合金、电解单质锡中的至少一种；
[0037] 所述魄源选自铜魄中间合金、电解单质魄中的至少一种，优选为单质魄；
[003引所述儀源选自铜儀中间合金、电解单质儀中的至少一种；
[0039] 所述铭源选自铜铭中间合金、电解单质铭中的至少一种。
[0040] 本发明一种超高强高初高耐蚀化NiSiNbSn系弹性铜合金的制备方法，步骤一所 述烙炼为：
[0041] 按设计的合金组分配了电解铜、镶源、娃源、魄源、锡源、儀源、铭源后先将配取的 电解铜加入烙炼炉中，并升温至1300-1340°c，然后加入配取的镶源、娃源、魄源、锡源