一種超高強(qiáng)高韌高耐蝕CuNiSiNbSn系彈性銅合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種超高強(qiáng)高初高耐蝕化NiSiNbSn系彈性銅合金及其制備方法，特 別設(shè)及一種具有超高強(qiáng)度、高初性、高耐蝕性能的化NiSiNbSn系彈性銅合金及其制備方 法；屬彈性合金制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)電彈性合金是電子電工、機(jī)器儀表、海洋輸運(yùn)、汽車工業(yè)等中不可缺少的重要材 料。它廣泛應(yīng)用于制造各種彈性元器件，如微型開關(guān)、膜片、膜盒、彈性敏感元件、儲能元件、 頻率元件、黃片、中繼器等。彈性元件的性能決定著儀器整體的精度、可靠性和壽命。隨著 現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新一代電器工業(yè)中要求新型彈性材料具有高硬度、高強(qiáng)度、高 初性、低電阻率、高耐蝕性、高彈性模量等特征。由于目前的彈性合金主要為兩類，一類是指 化-Ni-Cr系、Ni-Cr系、Ni-Cr-Nb系、Ni-Co-Cr系、Nb-Ti系和化-Ni-Co系等，該類合金的 特點(diǎn)是硬度和強(qiáng)度超高，抗應(yīng)力松弛能力強(qiáng)，但是其電導(dǎo)率很低。另一類是錫磯青銅和被銅 等，錫磯青銅強(qiáng)度低，被青銅導(dǎo)電性、強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐磨性等綜合性能優(yōu)異，但被青銅在 生產(chǎn)過程產(chǎn)生的被蒸汽和被塵會(huì)危害人體健康，污染環(huán)境；且被青銅在高于150°C環(huán)境下 使用時(shí)抗應(yīng)力松弛能力低、工作穩(wěn)定性差，使得其使用溫度均低于150°C。因此，研制新型的 超高強(qiáng)高初高耐蝕的彈性合金已勢在必行。80年代后期，前蘇聯(lián)、美國、日本和中國已經(jīng)開 發(fā)出Cu-Ni-Sn、Cu-Ti、"卡密隆"、"卡密林"、MHU15-20、N0. 131、No. 538和德銀合金等新型 無被彈性銅合金。該些合金具有相當(dāng)高的強(qiáng)度（> lOOOMPa)，而且在150°C下仍然保持較 高的強(qiáng)度和穩(wěn)定的彈性性能，但其電導(dǎo)率太低，都不超過15% IACS。
[0003] 化-Ni-Si系合金作為能夠取代被青銅的彈性材料受到了廣泛的關(guān)注，"超高強(qiáng)、高 導(dǎo)電化NiSiSnMg系彈性銅合金及其制備方法"狂L 200810032004. 2)、"一種超高強(qiáng)、高抗 應(yīng)力松弛化NiSiAl系彈性銅合金制備方法"狂L201010571290. 7)和"一種化NiSi系彈性 銅合金及其制備方法"（CN 201310025570. 1)分別公開了S種超高強(qiáng)高抗應(yīng)力松弛化NiSi 系彈性銅合金及其制備方法。（1)公開的專利"超高強(qiáng)、高導(dǎo)電化NiSiSnMg系彈性銅合金 及其制備方法"（200810032004. 2)提供了一種化NiSiSnMgZr合金具有超高的強(qiáng)度、良好 的導(dǎo)電性能和優(yōu)異的抗應(yīng)力松弛性能。其所述的非真空二次重烙會(huì)帶來產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程 中巨大的能源消耗。（2)專利"一種超高強(qiáng)、高抗應(yīng)力松弛化NiSiAl系彈性銅合金制備方 法"狂L201010571290. 7)公開的專利中所述制備方法，使制備合金具有良好的綜合性能，但 是合金的伸長率偏低，且缺乏產(chǎn)業(yè)化制備工藝的描述。（3)專利"一種化NiSi系彈性銅合 金及其制備方法"（CN201310025570. 1)公開的專利中所述的成分和制備工藝，使制備的合 金性能優(yōu)良，但同樣存在伸長率偏低和缺乏產(chǎn)業(yè)化制備工藝的描述的問題。且上述專利所 述合金的耐蝕性能均無描述。上述專利報(bào)道的銅合金彈性材料均未能達(dá)到使器件長壽命所 需的高初性和高耐蝕性能的要求。
[0004] 合金強(qiáng)度與塑性的乘積（稱為強(qiáng)塑積）的高低是合金服役過程中保證安全服役 的關(guān)鍵和重要指標(biāo)，該乘積越大，合金使用過程中抗損傷容限就越大，器件服役可靠性就越 高。另外，彈性元器件很多用于航海器件和海工裝備中，其耐蝕性的好壞也是決定其使用壽 命和安全性的重要指標(biāo)之一。由于現(xiàn)有彈性銅合金組分和/或制備工藝的原因，導(dǎo)致現(xiàn)有 的彈性銅合金無法在擁有高強(qiáng)度的同時(shí)還具備優(yōu)良的耐蝕性和滿足要求的塑初性，嚴(yán)重制 約了新一代電器工業(yè)的發(fā)展。因此，亟需發(fā)明一種力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、塑初性和耐蝕性能 均能滿足新型彈性銅合金制備技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種強(qiáng)度高、導(dǎo)電性優(yōu)良、組分合理、合金化 程度高、初性好、無毒害、高耐蝕性能的化NiSiNbSn系彈性銅合金及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明一種超高強(qiáng)高初高耐蝕化NiSiNbSn系彈性銅合金；W質(zhì)量百分比計(jì)包括 下述組分：
[0007] Ni ;6. 0 ~7. 5%，優(yōu)選為 6. 0-6. 5%，進(jìn)一步優(yōu)選為 6. 2% ;
[000引 Si ;1. 0~1. 4%，優(yōu)選為1. 0-1. 2%，進(jìn)一步優(yōu)選為1. 1% ;
[0009] 佩；0. 8~1. 2%，優(yōu)選為0. 8-1. 0%，進(jìn)一步優(yōu)選為1. 0% ;
[0010] Sn ;0. 5 ~0. 8%，優(yōu)選為 0. 5-0. 7%，進(jìn)一步優(yōu)選為 0. 6% ;
[0011] Mg;0. 1 ~0. 15%，優(yōu)選為 0. 1-0. 13%，進(jìn)一步優(yōu)選為 0. 12% ;
[0012] Cr ;0. 1 ~0. 15%，優(yōu)選為 0. 1-0. 131%，進(jìn)一步優(yōu)選為 0. 12% ;
[0013] 余量是化和不可避免的雜質(zhì)。
[0014] 本發(fā)明一種超高強(qiáng)高初高耐蝕化NiSiNbSn系彈性銅合金的制備方法，包括所述 步驟：
[0015] 步驟一烙煉和半連續(xù)鑄造
[0016] 按設(shè)計(jì)的合金組分配取電解銅、鑲源、娃源、魄源、錫源、儀源、銘源后，進(jìn)行烙煉， 半連續(xù)鑄造，得到鑄錠；
[0017] 步驟二均勻化處理
[0018] 在840-880°C的溫度下，對步驟一所得鑄錠進(jìn)行均勻化處理；得到I號鑄錠；
[0019] 步驟S熱軸開巧
[0020] 去除I號鑄錠的表面雜質(zhì)后，進(jìn)行熱軸開遠(yuǎn)，得到I號巧料；熱軸開巧時(shí)，控制開 軸溫度為850~920°C，優(yōu)選為850-900°C，進(jìn)一步優(yōu)選為880-900°C ;終軸溫度為700~ 800 °C ；
[0021] 步驟四I號巧料的冷軸處理
[0022] 對步驟S所得I號巧料進(jìn)行冷軸，得到II號巧料；冷軸時(shí)控制總變形為55-65% ;
[0023] 步驟五II號巧料的固溶澤火處理
[0024] 在940-960°C，對步驟四所得II號巧料進(jìn)行固溶處理后，澤火，得到固溶澤火態(tài)板 巧；
[0025] 步驟六固溶澤火態(tài)板巧的預(yù)時(shí)效處理
[0026] 在350-450°C，對步驟五所得固溶澤火態(tài)板巧進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理，得到預(yù)時(shí)效處理板 巧；
[0027] 步驟^；：預(yù)時(shí)效處理板巧的冷軸
[002引對步驟六所得預(yù)時(shí)效處理板巧進(jìn)行總變形量為55-65%的冷軸，得到冷軸帶；
[0029] 步驟八冷軸帶的時(shí)效處理
[0030] 在450-500°C，優(yōu)選為465-480°C，對步驟^;：所得冷軸帶進(jìn)行時(shí)效處理；得到時(shí)效 帶材；
[0031] 步驟九時(shí)效帶材的精軸與退火處理
[0032] 對步驟八所得時(shí)效帶材進(jìn)行精軸后，清洗干凈，并于150~250°C進(jìn)行退火，冷卻， 得到成品；所述精軸的總變形小于等于15%。
[0033] 本發(fā)明一種超高強(qiáng)高初高耐蝕化NiSiNbSn系彈性銅合金的制備方法，步驟一中，
[0034] 所述鑲源為電解鑲；
[0035] 所述娃源選自銅娃中間合金、電解單質(zhì)娃中的至少一種，優(yōu)選為單質(zhì)娃；
[0036] 所述錫源選自銅錫中間合金、電解單質(zhì)錫中的至少一種；
[0037] 所述魄源選自銅魄中間合金、電解單質(zhì)魄中的至少一種，優(yōu)選為單質(zhì)魄；
[003引所述儀源選自銅儀中間合金、電解單質(zhì)儀中的至少一種；
[0039] 所述銘源選自銅銘中間合金、電解單質(zhì)銘中的至少一種。
[0040] 本發(fā)明一種超高強(qiáng)高初高耐蝕化NiSiNbSn系彈性銅合金的制備方法，步驟一所 述烙煉為：
[0041] 按設(shè)計(jì)的合金組分配了電解銅、鑲源、娃源、魄源、錫源、儀源、銘源后先將配取的 電解銅加入烙煉爐中，并升溫至1300-1340°c，然后加入配取的鑲源、娃源、魄源、錫源