[发明专利]高弹性抗应力松弛铍铜合金及其制备和加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高弹性抗应力松弛铍铜合金及其制备和加工方法，属于有色金属加工领域。

背景技术

铍青铜具有高的弹性、强度，以及优良的导热性、导电性、耐蚀性、耐磨性、耐疲劳性，由铍铜制造的弹性元件的弹性滞后、弹性后效及弹性不完整性较小，是综合性能最好的重要弹性铜合金材料。特别是耐疲劳、冲击时不产生火花等特性为其他导电弹性材料所不能比拟，堪称导电弹性材料之“王牌”。因而被广泛地用来制造电子、电气、通讯、仪器、仪表、电讯、轻工、机械、化工、煤炭行业中的弹性元件，广泛地应用于制造各种弹性簧片、电触点、点焊极点、防爆工具等，且由于其性能稳定、使用寿命长、而被作为高级弹性材料用于航空、航天、兵器、船舶、雷达系统等重要军工部门中的特殊部件，主要为电接触元器件、接插元器件及继电器器件等。在计算机、高档家用电器、防爆工具、化工、煤炭等行业中也有其巨大的潜在市场。

但目前在使用过程中，存在该合金材料发生严重应力松弛的现象，有的材料在条件苛刻时应力松弛率可达80%以上，严重影响了使用的安全性、可靠性。为了提高铍青铜材的性能，特别是铍青铜带材的应力松弛稳定性能和抗疲劳性能，需要研究一种高弹性抗应力松弛铍铜合金来适应现在市场的需要。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有上述已有技术的不足，提供一种抗应力松弛、导电、导热良好、耐磨、耐蚀、耐疲劳的高弹性铍铜合金。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种高弹性抗应力松弛铍铜合金，它含有如下重量百分数的化学成分：Be 0.2～0.7%，Co 0.5～2.0% ，Ni 0.2～2.0%，其余为Cu，所述铍铜合金中的成分需要满足：(a) 0.7%≤Ni+Co≤4%；(b)2≤(Ni+Co)?Be≤7。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述铍铜合金中还包含选自Mg、Ag、Ti和Zr中的至少一种微合金化附带元素，其含量为Mg 0.1%～0.5%，Ag 0.1%～1%，Ti 0.1%～1%，Zr 0.1%～1%，总量应满足0.1%≤Mg+Ag+Ti+Zr≤1%。

所添加元素的作用：

镍和钴：镍和钴与铍结合，形成对时效硬化有效的铍化合物，抑止晶粒长大和提高抗应力松弛能力。镍的含量应控制在0.2%～2%。当镍的含量过低时，上述益处不明显。当镍的含量超过2%时，电导率和加工性能下降。钴的含量应控制在0.5%～2.0%，当钴的含量低于0.5%时，不能充分析出钴的铍化物第二相粒子，所述益处也不明显。当钴的含量超过2%时，会导致析出钴的铍化物第二相粒子过多，影响合金的加工性能。

镁、银、钛和锆：少量添加，总量低于1%的镁、银、钛和锆以及这些合金的组合能够改善屈服强度/导电性的组合。添加银也能够改善应力松弛性能。

本发明的另一目的是提供一种上述的高弹性抗应力松弛铍铜合金的制备方法和加工方法。

为实现上述目的，采取以下技术方案：

一种高弹性抗应力松弛铍铜合金的制备和加工方法，包括以下工艺流程：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.铣面，c.热轧，d.固溶处理，e. 一次冷轧，f.一次时效，g. 二次冷轧，h.二次时效。

步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu），熔化后，再加入镍（Ni）和铍（Be），铍（Be）要用铜包裹入炉，出炉前加入钴粉。

步骤a中，合金中还加入铜银中间合金、铜钛中间合金、铜锆中间合金和/或镁，其中，铜银中间合金、铜钛中间合金和/或铜锆中间合金在铜熔化后加入，镁在出炉前加入。

步骤a中，所述熔炼的温度为1150～1300℃，所述浇铸的温度控制在1100～1200℃。

步骤c中，所述热轧的温度为800～1000℃，时间为1～10h。

步骤d中，所述的固溶处理的温度为850～1000℃，时间为1～5h。

步骤f中，所述一次时效的温度为400～500℃，时间为1～16h，冷却方式为空冷或随炉冷却。

步骤h中，所述二次时效的温度为200～350℃，时间为1～16h，冷却方式为空冷或随炉冷却。

本发明的优点在于：与其他弹性铜合金相比，本发明的高弹性铍铜合金无论在强度、导电性还是弹性、耐腐蚀、可加工性能方面都是非常优良的，同时还具有优良的抗应力松弛性能。并且，该合金材料的制备过程比较简单，工艺流程短，解决了熔炼铸造过程中的极易吸气从而导致铸锭内部存在大量的气孔的问题和铸锭在压力加工过程中易开裂不利于后续加工处理的问题等。