[发明专利]新型接插件复合材料

说明书

本发明是一种以铜为基材的铝、钴合金，属作为弹性元件及导电弹性接插件用的复合材料及其制备方法。

一般电子仪器，仪表及各类继电器所用的高性能弹性元件，或导电弹性接插件，都采用铍青铜系材料，主要因其具有良好的导电性，弹性及一定的使用寿命等优点。可是，该类原材料，特别是铍，价格较昂贵，又含有毒性，制备工艺较复杂，故对其合成，日常使用及操作等都颇为不便。为此，有些发达国家，曾采用以铜为基材，结合其它一些元素（如：Al，Cr，Ni，Ti等）组成合金，已部分取代了铍青铜产品。但这类导电弹性材料，还存在若干不合国情的原材料问题及一些较高的性能指标等问题，而特别不适合作继电器用的接插元件材料。部分影响了我国电子，仪器仪表工业的弹性元件及接插件材料的发展。

本发明目的旨在研制出一种克服上述诸种技术弊端的，新型的可作弹性元件或导电弹性接插件的实用材料。

为实现此宗旨，在充分研究了Cu-Al-Co合金相图的基础上，在组成适宜的Cu-Al-Co合金中，加入若干微量元素调节该合金或导电弹性性能，又利用沉淀强化和形变强化的综合强化机制增强合金强度，以期试制出不含铍的，又不同于其它铜基合金的，新型的弹性元件或其它具备弹性特征的接插件的复合材料。

本发明材料制备以铜为基材（下简称为基），与具有一定重量百分比（wt%表示）的Al，Co等，其中Al为1-7wt%，Co为0.5-5wt%混合成原材料，然后再加入适量的Si为0.05-0.3wt%，Mg为0.1-0.5wt%及以Ce及La为主体（占总体稀土重量百分比80-90%）的混合稀土0.05-0.2wt%进行熔炼。方法是取公斤级上述合金成份的原料，在真空感应炉中合成，熔化成铸锭，该铸锭经铣面和刨光边后，加热至850℃或更高些温度，保温1小时左右，进行热轧成一定厚度的板材，再于冷轧机上按需轧成不同厚度的板材，薄板材厚度一般可达0.3-0.4毫米;宽度和长度视情而定。为了得到一定硬度的合金材料，还应重复进行固溶化处理，温度850-950℃，保温时间为30分钟，目的为兼容其沉淀强化与形变强化的综合机制，而后用水淬火。在冷轧予形变约50%后再进行350-450℃时效温度与120分钟左右的时效时间处理。合金板材的测试结果说明，从弹性模量，导电率，疲劳强度，维氏硬度，抗拉强度等指标都能符合有关电子，仪器仪表等所有的弹性元件的需要，属一种新型的导电弹性接插件复合材料。为保证其制成的接插件有较强的抗高湿环境的性能，还进行了成品薄板的镀银工艺，尤以硫代硫酸钠为络合剂进行的镀银工艺，取得良好的高湿环境的忍受度。

Cu-Al-Co的导电，弹性合金材料，与现有的技术相比，尤如常用的铍青铜弹性材料相比，具有工艺比较简单，原材料较丰富，价格较便宜且元素，而导电，弹性性能又甚佳等优点。

为了便于了解本发明具体制备，以实施例结合制备工艺流程图进行说明。

实施例：图1为工艺流程图，称取总重为约3公斤铜，钴，铝三种材料，其中铝与钴的重量百分比依次为1-7wt%，0.5-5wt%。而后再称入Si为0.05-0.3wt%，Mg为0.1-0.5wt%及以Ce与La为主体的（占该稀土总体量之80-90%）混合稀土0.05-0.2wt%，余为铜构成原材料1，然后放入真空下的中频感应炉进行合金化，熔炼温度约为1500℃，均匀化后可浇制成14×120×200毫米³的长方体的锭条坯料2，将2锭条经固溶化处理3，其处理温度控制在850-950℃，时间约30分钟。水冷淬火，材料经表面去皮刨边后，冷轧开坯。进一步将材料退火处理4，退火温度控制在750-850℃，时间约4小时。在多道冷轧或预形变后，在850-950℃下再作固溶处理5，时间约30分钟。又冷轧至其形变量为约50%时，得到尺寸110×0.3-0.4毫米²的薄板材料6，6薄板经过在350-450℃下的2小时左右的时效处理7，可以得到性能符合要求的基体合金8。基体8经切条，成了合符要求的，在继电器上使用的，尺寸视情而定的弹性接插件复合材料成品10。在步骤8之后，可插入检测其若干性能特性的工序9，验证成品合格率。本实施例制成品基体合金8其物性如下：

σ_b＝870.2WPa（强度极限），Hv＝2620.4MPa（维氏硬度），

E＝129.4GPa（弹性模量），ρ＝0.087μΩ·m（电阻率），