[发明专利]一种替代铍青铜的铜合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种替代铍青铜的铜合金材料，其由以下重量百分数的组分组成：镍3‑8％，锡0.5‑1.5％，铝8‑14％，锰0.05‑1％，镀镍碳化硅0.1‑0.5％，铁0.1‑0.5％，磷0.05‑0.5％，余量为铜。本发明还公开了一种替代铍青铜的铜合金材料的制备方法。本发明将铜镍合金材料与铝锡合金材料完全融合，形成相应的多元合金相，使该合金相达到替代铍‑铜合金中的铍元素所需的强度；并且在合金中添加锰、碳化硅、磷等其他微量元素，利用多个微量元素的作用结合相应的轧制及盐水淬火工艺，从而使替代铍青铜的铜合金材料的屈服强度大于1000MPa。因此本发明在实现替代有毒的铍元素的同时，又提高了替代铍青铜的铜合金材料的性能，从而实现完全替代铍青铜的目标。

技术领域

本发明涉及铜合金技术领域，特别涉及一种替代铍青铜的铜合金材料及其制备方法。

背景技术

铜铍合金熔合而成的铍青铜具有优越的性能，比如其屈服强度能高于965MPa，因此被广泛应用于航空航天领域的衬套等高端产品零部件。然而，因为铍具有一定的毒性，人体一旦吸入相应计量的其粉尘，将会引起致命性的肺部疾病，因此美国职业安全与健康管理局呼吁减少铍的使用量。工业生产当中，现有的几种材料如铝青铜的屈服强度为431MPa，铜-镍-锡合金屈服强度为724MPa，这些材料的性能都不能够达到铍青铜的程度，应此一直不能够作为铍青铜的替代材料。因此，可完全替代铍青铜的材料将是未来的一种趋势并能够在市场中占据优势。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种替代铍青铜的铜合金材料及其制备方法，解决市场对铍青铜替代材料的需求，进而解决因为铍的使用而对人体产生的危害。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种替代铍青铜的铜合金材料，由以下重量百分数的组分组成：镍3-8％，锡0.5-1.5％，铝8-14％，锰0.05-1％，镀镍碳化硅0.1-0.5％，铁0.1-0.5％，磷0.05-0.5％，余量为铜。

进一步地，一种替代铍青铜的铜合金材料，由以下重量百分数的组分组成：镍3％，锡0.5％，铝8％，锰0.05％，镀镍碳化硅0.1％，铁0.1％，磷0.05％，余量为铜。

进一步地，一种替代铍青铜的铜合金材料，由以下重量百分数的组分组成：镍8％，锡1.5％，铝14％，锰1％，镀镍碳化硅0.5％，铁0.5％，磷0.5％，余量为铜。

进一步地，一种替代铍青铜的铜合金材料，由以下重量百分数的组分组成：镍5％，锡1％，铝11％，锰0.45％，镀镍碳化硅0.3％，铁0.3％，磷0.25％，余量为铜。

进一步地，锰、磷、铁和镀镍碳化硅都弥散均布在铜合金材料中并呈颗粒状，颗粒的粒径为100μm-150μm。

进一步地，一种上述的铜合金材料的制备方法，包括：

(1)按照所需配比制备铜镍合金溶液，并在1000℃-1050℃将铜镍合金溶液保温0.5-1小时；

(2)按照所需配比制备铝锡合金溶液，并在700℃-750℃将铝锡合金溶液保温0.5-1小时；

(3)将保温完成的铝锡合金溶液添加到保温完成的铜镍合金中，进行搅拌之后升温至1200℃-1250℃；

(4)按照所需配比将粒径均为100μm-150μm的锰、磷、铁和镀镍碳化硅粉末颗粒混合均匀后添加到(3)得到的混合好的合金溶液中，进行搅拌使其完全均匀分散到混合好的合金溶液中，然后在1200℃-1250℃保温0.5-1小时；

(5)对(4)得到的混有粉末颗粒的合金溶液进行成分检验，以确定其中各组份在所需范围之内；

(6)采用连续铸造的方式将经(5)检验合格的混有粉末颗粒的合金溶液铸造成铜合金锭，并在600℃-650℃下对铜合金锭回火处理1.5-2小时；