[发明专利]超高强CuNiSn系弹性铜合金的多级组合形变热处理方法

说明书

一种超高强CuNiSn系弹性铜合金的多级组合形变热处理制备方法，包括：铸件依次进行两级均匀化处理、热轧、固溶、预时效、一次冷轧、一次时效、二次冷轧、二次时效；所述预时效工艺参数为：350‑380℃时效30‑60分钟。本发明合金的多级组合形变热处理工艺，能够有效避免合金时效过程中发生胞状析出，调控CuNiSn系合金的析出相的分布，显著提高合金的耐蚀、耐磨性能，并能提高电导率和强塑积(强度和塑性的乘积)。本发明的热处理工艺所制备的CuNiSn系弹性铜合金具有超高强度、高抗应力松弛等特性、安全可靠性大，可适用于航天、航空、航海以及电子工业对高性能导电弹性材料的需求。

技术领域

本发明涉及一种超高强CuNiSn系弹性铜合金制备方法，特别是指一种超高强CuNiSn系弹性铜合金的多级组合形变热处理制备方法。主要应用于航天、航空、航海和电子等工业所需的高端导电弹性材料的制备。

背景技术

随着航空、航天、舰船、兵器和电子等工业的发展，对弹性铜合金材料的性能提出了更高的要求。高可靠性、高使用寿命、高负载、高环境适应能力和绿色环保已成为弹性铜合金材料的主要方向。高端弹性铜合金领域的最典型的弹性铜合金是Cu-Be合金。它们具有高强度、高弹性、高硬度、高耐磨性、抗疲劳和优良的导电性能。但该合金含有Be这一剧毒元素而对人们的健康造成威胁，而且其在高于150℃环境下使用，材料弹性、强度急剧降低，导致继电器在工作状态下的灭弧能力、反力特性改变，致使继电器工作失效，从而不能满足高端需求。

CuNiSn系合金不含剧毒元素Be,且该合金具有成本低、无毒、抗蚀性和焊接性好、高温下有较高的强度和热稳定性好等诸多优点，在250℃以上性能优于铍青铜等。该合金在继电器、电位器、开关、接插件以及高精度仪器仪表传感器中的敏感元件中均有非常广泛的应用。

CuNiSn系合金是典型的时效强化合金。合金时效过程中，过饱和固溶体脱溶初期是产生调幅分解相变，形成溶质原子富集区和溶质原子贫乏区交替排列的调幅结构，随时效时间的延长,调幅结构粗化。调幅结构发展到一定程度,在基体内和晶界处析出纳米级Ni_XSn金属间化合物，进一步延长时效时间或升高时效温度，在原固溶体的晶粒边界处形成层片状的α+γ不连续沉淀物(胞状析出),其后α+γ不连续沉淀物自晶界开始向晶内地区生长、发展,数量不断增多。合金时效处理后的性能,取决于调幅结构、纳米级Ni_XSn金属间化合物和α+γ不连续沉淀物的分布及相对数量，α+γ的出现和增多将对合金的塑韧性和强度带来不利的影响。

现有的CuNiSn合金的制备工艺主要是采用形变热处理的方法，技术路线为：熔铸→均匀化处理→固溶→冷轧→时效。通过冷轧的量和时效温度以及时间的控制来调控合金的性能，但是在形变热处理中，为了得到较高的导电性能，必须延长时效时间或者提高时效温度，这会导致晶界α+γ不连续沉淀物增多，使合金耐蚀性能、强度和塑性均降低。

因此，亟需发明一种新的热处理工艺，使CuNiSn合金的综合性能得到提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种新型的热处理工艺，通过控制合金的微观组织结构，提高CuNiSn系合金的综合性能，满足航天、航空、航海以及电子工业对高性能导电弹性材料的需求。

本发明一种超高强CuNiSn系弹性铜合金的多级组合形变热处理方法，包括以下步骤：

将铸件依次进行两级均匀化处理、热轧、固溶、预时效、一次冷轧、一次时效、二次冷轧、二次时效；所述预时效工艺参数为：350-380℃时效30-60分钟；二次时效结束，坯件采用10％硫酸酸洗、剪切包装。

本发明一种超高强CuNiSn系弹性铜合金的多级组合形变热处理方法，所述预时效工艺参数为：370-380℃时效30-60分钟。