[发明专利]一种耐磨高弹性铜合金插套材料及其制备方法

说明书

本发明属于铜合金材料技术领域，涉及一种耐磨弹性铜合金插套材料及其制备方法。所述材料包含2.0‑5.0质量％的Zn，0.6‑1.4质量％的Sn，1.2‑2.5质量％的Ni，0.4‑0.8质量％的Si，0.2‑0.4质量％的Al，0.2‑0.4质量％的Mn，0.03‑0.10质量％的P，89.0‑95.4质量％的铜；还可以包括总量不超过0.3质量％的Mg和/或Cr。所述制备方法包括：熔炼、铣削、热轧工序、粗轧‑第1道退火工序、中轧‑第2道退火工序、精轧‑第3道退火工序。通过成分调控和工艺控制制备的铜合金插套材料具有优异的高弹性和高耐磨性能。

技术领域

本发明属于铜合金材料技术领域，涉及一种耐磨弹性铜合金插套材料及其制备方法。

背景技术

插座是指有一个或一个以上电路接线可插入的座，通过它可插入各种接线，这样便于与其他电路接通。通过线路与铜件之间的连接与断开，来达到该部分电路的接通与断开。随着社会的发展和人们生活水平的提升，插座的种类更加多种多样，使用场景和环境也越来越复杂多变。机场、车站、商场、办公室等人流量大的地方，干燥的北方，潮湿的南方，夹有盐分的沿海地带等不同环境都有广泛的用途。

插套是插座中的核心载流部件，通常采用铜合金作为插套材料。首先，插套材料的强度应处于规定范围以便于冲压成型。另外，插套在使用过程中要经受特定的弯曲变形，材料必须具有良好的弹性和抗应力松弛能力。再有，材料的导电率要高以利于插套在使用过程中因通过电流发热引起的温升较小。最后，插座属于耐用品，长期使用后，插座内导电铜材经过插拔磨损变形后是否能正常工作，成为评判插座质量的直观标准。

基于以上情况，插套用铜合金材料各项性能一般为：抗拉强度480-530MPa、屈服强度450-500MPa、延伸率≥10％、弹性模量≥110GPa、维氏硬度140-175、导电率≥25％。

锡磷青铜是常见的弹性铜合金，其弹性、耐磨性均表现较好，被广泛用作于插套材料。锡磷青铜插套在使用过程中载流的同时存在一定程度的弹性变形，经过数万次插拔后插套表面会有较为严重的磨损变形。一方面，会导致插套与插销的有效接触面积变小引起接触电阻上升，造成插套在使用过程中温升过高等问题而存在安全隐患。另一方面，插套在插销的插拔过程中不断磨损，导致插套开口尺寸过大，插销的拉脱力会迅速下滑，达不到安全使用的要求。也有部分插套采用黄铜(如H62)和紫铜(如T2)，然而黄铜、紫铜的抗应力松弛特性较差、疲劳寿命低。

针对铜合金的性能改善已经有大量现有技术进行研究报道，如中国专利CN106987738B，其公开了一种Cu-Ni-Si-Co-Ti-RE铜合金，包括以下重量百分数的组分：0.5％～2.0％的Ni，0.2％～0.9％的Si，0.5％～2.0％的Co，0.1％～0.5％的Ti，0.05％～0.2％的RE，其余为Cu，其中RE为Ce、La以及Y中的一种或几种，其抗拉强度σ_b可达到800～1000MPa，塑性延伸率δ为3～10％，电导率为45～55％IACS，抗应力松弛性能(在200℃工作1000h)≥80％，该铜合金材料的抗拉强度和维氏硬度太高，延伸率较低，带材折弯成型难度大，不适合做复杂形状的冲压件。中国专利申请CN 110629070A，其公开了一种Cu-Ni-Sn合金成分，包括Ni 15～17％，Sn 8.5～10.5％，Mn 0.3～1.0％，Cr 0.03％～0.3％，Nb0.03％～0.3％，Si 0.03％～0.3％，Zr 0.03％～0.3％，Ti 0.03％～0.3，余量为Cu，该专利中Ni和Sn含量过高，制备过程中加了电磁搅拌环节能在一定程度上降低偏析，但原材料综合生产成本会上升，且合金成分不能充分形成显微硬度很大的硬质相，从而不能有效起到提升耐磨损的作用。

发明内容

本发明针对上述铜合金插套材料的不足，提供一耐磨高弹性铜合金插套材料及制备方法，通过合理配比Cu-Zn-Ni-Sn-Mn-Si-Al-P成分含量，使得铜合金插套材料兼顾强度、导电性、弹性和耐磨损性能。