[发明专利]一种锡磷锌铜合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锡磷锌铜合金及其制备方法，含有以下重量百分比元素：锡0.095～10.000％，锌10～22％，铝1～7％，铍0.05～0.20％，磷0.10～0.40％，镍0.3％，铜余量。与现有技术相比，本发明中增加了金属铍，大大提高了合金强度；并且大幅度增加了金属锌的用量，降低了合金成本，传统的锌用量为0.05‑5％，本发明为锌10～22％；最大成本降低达19.36％；而且，本申请提供的锡磷锌铜合金性能优异，伸强度最高达到775.6MPa，伸长率达36.5％，硬度达到206HV。

技术领域

本发明涉及铜合金领域，具体涉及一种锡磷锌铜合金及其制备方法。

背景技术

锡磷青铜合金具有强度高、弹性高、耐磨性能好、耐腐蚀性能好等优秀品质，其带材和其他制品、零部件机构具有良好的导电、导热性能以及有意的弹性和抗疲劳性能，其应用范围十分广泛，遍及现代科技宇航、航空、航海、电子、电讯、原子能、仪表、建筑、民用等众多领域，随着人类社会的进步，这些领域的发展对此类材料的需求日趋增加。

与不断增加的需求形成明显反差的却是，铜资源的严重匮乏。现实数据显示铜资源开发速度不断加快，铜资源储量加速降低。与此同时，发掘的铜矿品位亦呈降低趋势，平均品位只有0.87。

查阅截止2017年2月已发表的文献资料，多项研究停留在2001年制定的国家推荐标准GB/T 5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》合金配方，少数研究引用其2012年修订版GB/T 5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》扩展补充部分内容，由于广义的锡磷青铜合金材料配方较为复杂，单项研究难以完成大量实验研究，现有文献包括专利存在着以下不足之处：(1)简单配方特点：所研究的成分量的变化呈同时增加或减少，或一个量增加一个量减少，方向单调，不能够较为全面覆盖研究的金属元素范围，偏废较大；(2)采用成分量的变化控制性能的研究不足，即不能在相同工艺下，通过改变成分的量来改变、影响或控制性能。(3)现有锡磷青铜合金的成本比本发明配方计算的成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种锡磷锌铜合金，减少铜元素的用量，降低成本，制备能够替代锡磷青铜合金的新型合金材料，在维持锡磷青铜合金正常物理性能基础上，研究复杂配方，即在研究范围内各种元素独立变化，发现复杂规律，通过调控配方满足用户对性能的不同要求的需求，不一味追求高性能，更现实地注重成本。

本发明还提供了一种锡磷锌铜合金的制备方法，根据元素含量比及产品性能设计，制备的产品性能优异、成本低。

本发明提供的一种锡磷锌铜合金，含有以下重量百分比元素：锡0.095～10.000％，锌10～22％，铝1～7％，铍0.05～0.20％，磷0.10～0.40％，镍0.3％，铜余量。

本发明提供的一种锡磷锌铜合金的制备方法，包括以下步骤：

1)向精密熔炼炉中加入99.9％的电解铜片或铜锭，以10℃/min速率升温，升温至1085～1380℃，按照配方量再加入磷铜中间合金，加入完毕后，搅拌条件下保温5～15min；

2)配方量金属镍加热到1450～1500℃，搅拌条件下保温5～15min，维持熔融态；

3)将熔炼炉温度升至1500～1550℃，保温5～15min，将步骤3)制备的熔融态金属镍加入到熔炼炉中，搅拌条件下保温5～15min；

4)加入配方量金属铍片，体系降温至在1400～1500℃间，搅拌条件下保温5～15min；

5)再加入配方量的金属铝，在1400～1500℃间，搅拌条件下保温5～15min；

6)加入配方量的锌和锡，在1400～1500℃间，搅拌条件下保温5～15min。

7)倒入标样模具中，冷却到室温后，检测其性能。