[发明专利]一种耐腐蚀的高强度锡铜磷合金及其成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属加工技术领域，特别是涉及一种耐腐蚀的高强度锡铜磷合金及其成形工艺。

背景技术

锡磷青铜具有高的弹性、耐磨性、抗磁性、良好的冷热加工性能、焊接和钎焊性，尤其在大气和淡水中具有良好的耐腐蚀性能，可用于制作弹簧接触片、耐磨零件和抗磁元件等零部件，广泛的应用与无线电、电子、汽车、通信工业等领域。

电子、通讯及汽车行业处于高速发展阶段，对锡磷青铜带材的需求量剧增，与此同时弹性元器件朝着微、薄、高弹、复杂折弯成型性、耐磨损、耐腐蚀及耐应力松弛方向发展，但现有技术中，在生产锡磷青铜合金，很容易在加热过程中产生热脆现象，具体来说，在将铜材加热到1100~1200℃温度区间后再将其长期停留后室温下存放，产生了冲击值有明显下降的现象。即铜材在高温时并不表现出脆性，只有用常温冲击试验才能表现出脆性上升，可比正常值下降50％～60％以上。究其原因，是因为铜材在1100~1200度进行热加工时，分布于晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂，这就是通常所说的 “热脆”现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明旨在一种能消除锡铜磷合金热脆现象且提高其耐腐蚀性的高强度锡铜磷合金及其成形工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种耐腐蚀的高强度锡铜磷合金，它含有如下重量百分数的化学成分：Sn3.0～14.0%，Zn 0.1～2%，Ni 0.05～0.5%，Fe 0.01～0.05%，P0.3～0.5%，RE 0.001～0.02%，B 0.01～0.05%，其余为Cu。

作为本发明的改进，它含有如下重量百分数的化学成分，Sn3.0～8.0%，Zn 0.1～0.35%，Ni 0.1～0.25%，Fe 0.02%~0.05%，P 0.01～0.05%，RE 0.005-0.01%，B 0.01～0.04%，其余为Cu。

作为本发明的进一步改进，还包括了Al 0.01～0.04%。

作为本发明的进一步优选，还包括了Mn 0.03%~0.08%。

一种用于制备上述高强度锡铜磷合金的工艺方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及铸造，b.预初轧，c.均匀化退火，d.铣面，e.粗轧，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.连续退火，j.精轧，k.酸洗，m.拉弯矫直，n.低温退火，o.分剪，p.包装入库。

作为上述方法的改进，先在常温下加入铜（Cu）、镍（Ni）、铁（Fe），随后在反应炉中以高于1000℃ 对它们进行固溶形成α相固溶体，再等冷却后在800℃-850℃范围内向α相固溶体中加入锡（Sn）、锌锭（Zn）和锰（Mn），待温度降低至637℃以下加入铜磷（Cu-P）、稀土（RE）合金、镍硼合金（NiB）和铝(Al)，成分化验合格并对炉渣清理后，使用烘烤后的木炭覆盖。

作为上述工艺方法的进一步改进，α相固溶体是采用工频感应炉在非真空环境下进行熔铸，所述铸造的温度控制在1190～1210℃，采用水平连铸方式铸造。

作为上述工艺方法的优选，水平连铸铸造工艺要求控制如下：采用引拉长度为10.0~12.0mm、引拉之间为0.6~0.9s、中停2.5~3.2s、返推长度为1.0~2.0mm、返推时间为0.2~0.4s，铸造速度为120~170mm/min，带坯出口温度250~400℃；锡磷青铜带卷坯：厚13.5~15.5mm、宽430~650mm、长70-150m。

作为上述工艺方法的进一步优选，在步骤b中，采用弧形控制的方式进行预初轧，变形量为30-35%，在步骤c中，所述的退火温度为200—260℃，所述的保温时间为1-2h。

作为上述工艺方法的具体技术方案，在步骤i中，采用超细晶粒控制技术，所述的抗拉强度控制为500-560MPa。

与现有技术相比，本发明的优点在于：磷在锡青铜的α固溶体中的溶解度并不大，并随含锡量的增加和温度的降低而减小。含磷大于0.5%的锡磷青铜，凝固时，在637℃发生包晶反应，所以通过控制青铜热加工温度不超过637℃，由此避免热脆现象的发生。同时，加工锡磷青铜中的含锡量不应大于14%，包含过量的锡会导致合金的硬度增加，使得很难在固溶过程中加入其它微量元素进行变形结晶。

具体实施方式