[发明专利]一种多元高导铍青铜合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多元高导铍青铜合金及其制备方法。本发明通过通过成分设计、制备加工工艺开发和固溶时效热处理手段调控，发明了一种多元高导铍青铜合金及其制备方法，在最大限度降低铍含量（Be）的同时，开发出了具有更高导电导热性能的新型低铍高导铍青铜合金。

技术领域

本发明涉及新材料制备加工领域，特别涉及一种多元高导铍青铜合金及其制备方法。

背景技术

铍青铜作为典型的时效析出强化型铜合金，是双辊连续铸轧铝板坯用辊套和航空航天级高端电连接器用接插件的首选材料，要求其兼具优良的电学性能、热学性能和一定的力学性能。目前，国内外开发的铍青铜主要集中在Be含量1.6-2.0wt.%的高强铍青铜，强度硬度高，但导电导热性能差（导电率≤30%IACS，导热率≤130 W·(m·K)^-1），不能满足上述工况要求。同时，由于Be元素及其氧化物有毒，污染环境，要求Be含量越低越好，降低Be含量会导致强度硬度大幅下降，而导电导热性能显著提高。因此，在最大限度降低Be含量满足铸轧辊和接插件材料基本力学性能的前提下，如何开发出具有更高导电导热性能的新型低铍高导铍青铜合金，对于满足上述要求良好热/电传导性能的领域应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多元高导铍青铜合金及其制备方法，在最大限度降低铍元素（Be）含量的同时，获得具有优良力学性能和导电导热性能的铜合金，满足高效连续铸轧辊、高端接插件等领域的产品需求。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种多元高导铍青铜合金由以下重量百分含量的组分组成：Be 0.2-0.6%，Co 0.2-1.5%，杂质成分Al、Si、Fe、Sn的总含量≤0.05%，余量为Cu。

优选的，多元高导铍青铜合金由以下重量百分含量的组分组成：Be 0.2%，Co0.8%，杂质成分Al、Si、Fe、Sn的总含量≤0.05%，余量为Cu。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种多元高导铍青铜合金及其制备方法，总体制备加工工艺路线为：熔铸→机加工→塑性变形→固溶处理→时效处理。具体包括以下步骤：

（1）熔铸工序：选用电解铜板（Cu≥99.95%）、Cu-3.3Be中间合金、纯钴片（Co≥99.8%）等原材料，经裁剪、烘干和表面除油处理后，按照成分组成进行配料；按照电解铜板、纯钴片、Cu-3.3Be中间合金的加入顺序在熔炼炉中熔化，熔炼温度为1150～1250℃，持续时间30~50分钟。在加热熔化过程中保证熔融液面被木炭完全覆盖，通过木炭覆盖层隔绝大部分空气来实现熔化过程在微氧化气氛下进行，中间采用磷铜脱氧剂进行脱氧，脱氧剂的用量为熔液总重的0.2%～0.5%。熔炼过程中采用石墨搅拌棒搅拌，用扒渣棒扒渣。待熔液表面拨开熔液呈镜面状后并静置1~3分钟，将熔液直接浇注到金属铸型中，浇注温度为1200℃～1300℃，之后冷却，取出，得到多元高导铍青铜合金铸锭。

（2）机加工工序：将制备的合金铸锭在普通车床或数控车床上进行圆周和底部端面的机加工，圆周机加工量为单边2～5mm，端面机加工量为2～4mm；随后，将机加工后的试样放到锯床上锯切去掉铸锭顶部冒口，锯掉的长度为铸锭总高度的1/5～1/3。

（3）塑性变形工序：将机加工后的铸锭通过立式挤压机或者卧式挤压机或者自由锻压机中的一种方式进行塑性变形，热变形温度控制在850℃～950℃，加热保温时间为0.5～1.5小时，变形量控制在85%-95%。

（4）固溶热处理工序：将塑性变形后的合金在气体保护管式炉中进行加热，加热温度为890℃～970℃，加热方式为随炉升温，加热保温时间为0.5～2小时，然后将试样快速从加热炉中取出，并迅速放入流动的自来水中进行冷却，转移时间控制在3-5s之内，完成固溶热处理。