[发明专利]一种高强高弹锌白铜合金及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强高弹锌白铜合金及其加工方法，该铜合金适应于制造仪器、仪表、医疗器械、日用品和通讯等领域的精密零件，属于有色金属加工领域。

背景技术

随着人民生活水平日益提高、现代工业发展和国防建设的需要，高强高弹性铜合金材料应用范围日益广泛，需求量持续增加。高强度高弹性铜合金材料具有强度高、弹性好、耐疲劳、弹性滞后小、耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于电子、宇航、仪器、仪表及自动控制行业中，用于制造各种弹性簧片、电触点、防爆工具等。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。

目前，对于高端器件上，一般都采用铍青铜合金。但铍青铜具有天然的缺点，即铍对人体有害。对于中端的弹性电子元件的应用，锌白铜是一种不错的选择。锌白铜具有优良的冷热加工性、延展性、耐蚀性、耐疲劳性、高弹性和力学性能，广泛用于制造在潮湿和腐蚀介质中工作的结构件、弹性元件、精密仪器、通讯工业、液晶体震荡元件外壳、晶体管壳体。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高弹锌白铜合金的制备及其加工方法。本发明在现有BZn15-20、BZn18-18和BZn18-26等铜合金的基础上，对合金的性能进行改进，通过添加Co和其他微量元素及采用合理的加工方法，使锌白铜的性能得到有效地提高。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高强高弹锌白铜合金，按照重量百分比，其包括：Ni13%～18%，Zn15%～20%，Co1～2%，Ag、Sn、Cr、P和Zr中的至少一种，Ag、Sn、Cr、P和/或Zr的总量为0.01%~1%，即总量应满足0.01%≤Ag+Sn+Cr+P+Zr≤1%，其余为Cu，所述铜合金制品中的成分需要满足：(a)15%≤Ni+Co≤20%；(b)6.5≤Ni/Co≤15。

所述铜合金中还包含选自Ag、Sn、Cr、P和Zr中的至少一种微合金化附带元素，其重量百分比含量分别为Ag0.01%～0.1%，Sn0.1%～1%，Cr0.1%～1%，P0.01%～0.5%，Zr0.1～1%。

Ag、Sn、Cr、P和/或Zr的总量优选满足0.01%≤Ag+Sn+Cr+P+Zr≤0.5%，所述高强高弹锌白铜合金中杂质含量≤0.5%。

所添加元素的作用：

镍：镍是锌白铜中的主要元素之一，添加镍元素能显著提高合金强度、耐蚀性、硬度、电阻和热电性，并降低合金电阻率温度系数。但镍属于稀缺的战略物资，价格比较昂贵。本发明中，镍的控制在13%～18%之间。

锌：锌也是锌白铜的主要元素之一，锌起到固溶强化的作用，提高强度和硬度。限定锌的含量范围，是为了更合理地保证合金的配比。

钴、(镍+钴)及(镍/钴)比：在锌白铜中添加钴元素能进一步提高合金的强度、硬度和电导率。镍、钴都属于稀缺物质，故(镍+钴)总量应控制在15%≤Ni+Co≤20%。(镍/钴)比对合金的强度及电导率影响较大，当(镍/钴)比大于15时，电导率明显下降，合金强度也处于一个较低的水平；(镍/钴)比小于6.5时，电导率处于平衡，但合金的强度会呈缓慢下降的趋势。而(镍/钴)比处于6.5~15之间时，合金具有较好的电导率和强度。

银、锡、铬、磷、锆：本发明的特点之一是添加一些微量元素（总量不高于1%）来提高合金的性能。添加锡、磷等元素能提高合金的铸造质量，增加合金的流动性，提高合金的加工性能。添加银能提高合金的抗应力松弛能力。添加铬、锆元素能提高合金的强度和电导率。添加磷元素还能细化合金的晶粒。各微量元素的添加优选方案为：Ag0.01%～0.1%，Sn0.1%～1%，Cr0.1%～1%，P0.01%～0.5%，Zr0.1～1%，总量应满足0.01%≤Ag+Sn+Cr+P+Zr≤1%。

本发明还提供了上述高强高弹锌白铜合金的加工方法，其加工方法参考现有锌白铜加工方法，用水平连铸工艺进行拉铸。包括以下工艺流程：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及拉铸，b.铣面，c.冷粗轧，d.第一次中间退火，e.切边，f.冷中轧，g.第二次中间退火，h.冷精轧，i.成品退火，j.分条、包装入库。

步骤a中，所述投料的具体顺序为：先加入铜（Cu），熔化后，加入镍（Ni），然后加入钴（Co），钴（Co）要用铜箔包裹入炉，其次加入CuAg中间合金、CuCr中间合金、CuP中间合金、CuZr中间合金和/或锡。出炉前加入锌（Zn）元素，搅拌，静置5-10min，铸造。