专利名称：高强高导弹性铜合金及制造方法
技术领域：
本发明是一种用作仪器仪表、电气、电子、电讯等工业部门制造导电弹性元件的铜合金。
铍青铜一直被认为是较理想的弹性铜合金。由于铍青铜的价格贵、铍的毒害大，在生产应用过程中产品性能不易控制等问题的存在，国内外研制了各种其他弹性铜合金。这些合金中有Cu-Ni-Sn系合金，它具有高的强度和弹性，但其导电率及耐疲劳性能差。还有Cu-Ti系合金，其导电性也低于铍青铜。近年来研制了Cu-Ni-Si系，如CN86102885A、(U.S.Patent 4594221)所述合金有高的强度和导电率，但它未涉及弹性，而且其成分在本发明合金范围之外。
日本公开照59-145749专利也提供了一种用于半导体仪器引线的铜合金，其Si和Ni含量也都低于本发明的合金，强度只有50-80公斤/mm2并且未涉及到弹性好坏。日本公开照62-180025提供一种电子仪器用铜合金。Ni，Si的范围与前面几篇都差不多，没有一篇象本发明合金的Ni、Si含量这么高，而且该合金的抗拉强度只有50-60Kg/mm2，远不能满足要求。U.S.Patent 4，338，130介绍了Cu-Ni-Si-Cr-Al合金，属沉淀硬化型合金，其σ0.2是在60-100Kg/mm2，范围内，导电率在14-20%IACS，未涉及弹性性能。
本发明的目的是提供一种高强度σb≥95Kg/mm2高屈服强度σ0.2≥90Kg/mm2、高强性E≥1250Kg/mm2及较高导电性能≥20%IACS的铜基合金，并且不含有毒元素。
本发明合金基本组成为5-12%Ni，1.2-2.5%Si，0.2-1.0%Sn，0.05-1.0%Cr，0-0.7%Zr，0-0.6%Ti其余为Cu和杂质。还可以加入≤1.0%Fe，≤0.15P或Sb。其中NiSi＝4.0-5.5∶1。这种合金最佳的成份为7-10%Ni，1.2-2.2%Si，0.3-0.7%Sn，0.08-0.3%Cr，0-0.30%Zr，0-0.15Ti，余量为铜和杂质。其中Ni∶Si＝4.2-5.0∶1。
制作本发明的合金，一般铜、镍、锡、锆、硅、铁、钛、锑等以纯金属形式作原料，铬、磷以中间合金加入合金。熔铸最好在真空中进行。先将铜和镍熔化并加热到1200-1300℃，使熔体在这温度下保持20分钟左右，然后按合金的成份范围将其它元素加入熔体。合金化的熔体浇入铸铁模。
铸锭经热加工、退火和冷加工制成所需规格和形状，为保证合金获得所需的综合性能，在成品加工前需进行淬火处理。淬火加热温度为900-960℃，保温时间40-90分钟，淬火介质为工业用冷水。经淬火处理的坯料经过40-60%的冷变形后，接着在400-450℃时效处理90-120分钟。
本发明合金具有高的强度，屈服强度，和弹性，同时还有较高的导电性能。本发明合金具有好的热加工性能及冷加工性，生产工艺简单，同时不含有毒元素，避免了有毒元素对环境的污染及操作人员的危害。
实例1，在真空炉中用Cu、Ni、Sn、Zr、Ti、Cu-Cr中间合金进行合金化，配制含10%Ni，2.0%Si，0.4%Sn，0.35%Zr，0.56%Ti，1%Cr的高强高导弹性铜合金。把Cu和Ni熔化加热到1250℃，使熔体在这个温度精炼20分钟，按着把上述元素加入熔体。合金化的熔体浇入铸铁模内。铸锭经机加工后进行热轧、中间退火和冷轧;成品加工前在950℃加热60分钟，淬入冷水中;接着冷轧成1.0毫米的板材，最后在450℃进行2小时时效处理，测得的性能结果是σb＝113-116Kg/mm2，σ0.2＝111-113Kg/mm2，δ＝2.5%，E＝13500-14200Kg/mm2，导电率＝20.3%IACS。
实例2，按实例1叙述的方法配制含8%Ni，1.8%Si，0.6%Sn，0.6%Cr，0.1%Zr，0.1%Ti的高强高弹性铜合金。把熔制的合金加工成0.1毫米的带材进行应用。该半成品的性能是σb＝107-110Kg/mm2，σ0.2＝104-108Kg/mm2，δ＝3-4%，导电率＝24%IACS。
实例3，按实例1叙述的方法配制含8.6%Ni，2%Si，0.6%Sn，0.6%Cr，0.2%Zr的高强高导弹性铜合金。把熔制的合金加工成1.5毫米的板材，该板材的性能是σb＝104-106Kg/mm2，σ0.2＝103-104Kg/mm2，δ＝4.5-5%，E＝12700Kg/mm2，导电率＝20%IACS。
实例4，按实例1叙述的方法配制含6%Ni，1.5%Si，0.2%Sn，1.0Cr，0.6%Fe，0.1%P的高强高导铜合金。用熔制的合金加工成1.0毫米的板材，该板的性能是σb＝104-106Kg/mm2，σ0.2＝103-105Kg/mm2，δ＝4%，导电率＝23.4%IACS。
权利要求
1.一种用于电子工业高导、高强、高弹性的铜合金，它是由Cu、Ni、Si、Sn、Cr、Zr、Ti组成，其特征是该合金的基本组成为5-12%Ni、1.2-2.5%Si，0.2-1.0%Sn，0.05-1.0%Cr，0-0.7%Zr，0.6%以下的Ti，其余为Cu和杂质。其中Ni∶Si=4.0-5.5∶1。
2.如权利要求1所述铜合金，其特征是加入≤1.0%Fe，≤0.15P或Sb。
3.如权利要求1所述铜合金，特征是其化学成分为7-10%Ni，1.2-2.2%Si，0.3-0.7%Sn，0.08-0.3%Cr，0-0.3%Zr，0-0.15%Ti，余量为铜和杂质。其中Ni∶Si＝4.2-5.0∶1。
4.一种制造高强、高导、高弹性铜合金的方法它包括熔铸、热加工、退火及冷加工等过程，其特征在于(1)Cu、Ni、Sn、Zr、Fe、Si、Ti、Sb以纯金属加入，Cr以CuCr中间合金加入，P以Cu-P中间合金加入。(2)Cu、Ni先加入炉内，熔化后在1200-1300℃精炼20分钟再加入其它元素。(3)成品加工前需淬火处理，淬火加热温度为900-960℃，保温时间40-90分钟，淬火介质为工业用冷水。(4)经淬火处理后的坯料再经40-60%冷变形。(5)400-450℃时效处理90-120分钟。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征是其熔铸在真空炉中进行。
全文摘要
本发明是一种高强高弹性的铜合金，并且有高的导电性能。由Cu、Ni、Si、Sn、Cr、Zr、Ti组成的多元铜合金，可用作仪器、仪表、电气、电子、电讯等部门弹性元件。
文档编号C22C9/06GK1061442SQ90106428
公开日1992年5月27日 申请日期1990年11月13日 优先权日1990年11月13日
发明者伍招才, 王纯华, 吴翔 申请人:沈阳有色金属加工厂