CN103740975A

CN103740975A - 一种铜-镍-硅合金及其制备方法

Info

Publication number: CN103740975A
Application number: CN201310716693.XA
Authority: CN
Inventors: 周舟; 赵景山; 孙成国; 王小民; 李玮; 王肇飞; 牟建鹏; 雷延存
Original assignee: Yantai Wanlong Vacuum Metallurgy Co Ltd
Current assignee: Yantai Wanlong Vacuum Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明涉及一种铜-镍-硅合金及其制备方法，以合金总重量的百分含量计：镍占5～7%，硅占1～2.5%，铬占0.5～2%，锰占0.1～0.4%,银占0.05～0.2%，锂占0.03～0.1%，铜占87.80～93.32%。本发明的铜-镍-硅合金具有两相微观结构，包括富铜区域的晶粒和不连续分布在晶界的硅化镍和硅化铬相。本发明提供的铜-镍-硅合金具有高抗拉强度和屈服强度，高硬度和电导率，可取代某些工具钢应用于注塑模具行业。

Description

一种铜-镍-硅合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铜-镍-硅合金及其制备方法。

背景技术

目前，铜合金在机械、轻工、钟表等部门得到了广泛的应用，普通铜合金虽然具有较好的传导性能，但由于强度不够，因此无法用于注塑模具的模芯和型腔等的生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可应用于注塑模具行业，作为钢制模具嵌件的铜-镍-硅合金及其制备方法，具有高抗拉强度和屈服强度，高硬度和电导率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铜-镍-硅合金，包括如下重量百分比的原料：镍5～7%，硅1～2.5%，铬0.5～2%，锰0.1～0.4%,银0.05～0.2%，锂0.03～0.1%及铜87.80～93.32%。

本发明的有益效果是：本发明提供的铜-镍-硅合金的材质为一种具有高导电率、高强度和高硬度的合金材料，在保证较高电导率的同时提高了抗拉强度以及硬度等性能，提高了材料的室温、高温强度，改善了疲劳性，提高了材料的耐磨性。

本发明的铜-镍-硅合金的材质中加入了金属锂和金属锰，一方面，锂能与铜中的有害杂质（氧、硫、铅、铋等）反应，生成高熔点锂化合物质点均匀的分散于铜基体中，成为结晶核心，是铜组织得到细化；另一方面锂聚集在晶界上，在溶液中易于填补正在生成的新相晶粒表面缺陷处，形成阻碍晶粒继续长大的膜，抑制晶粒成长，从而细化晶粒。可以基本消除柱状晶区，使其转变为细小的等轴晶组织。铜-镍-硅合金中加入少量的锰，可以进一步改善合金的性能，少量锰具有脱氧和固溶强化的作用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述铜-镍-硅合金优选包括如下重量百分比的原料：镍6～7%，硅1.2～2.2%，铬0.7～1.6%，锰0.2～0.4%,银0.05～0.1%，锂0.05～0.08%及铜88.62～91.80%。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种铜-镍-硅合金的制备方法，包括以下步骤：

1）将重量百分比为5～7%的镍，1～2.5%的硅，0.5～2%的铬，0.1～0.4%的锰,0.05～0.2%的银，0.03～0.1%的锂及87.80～93.32%的铜放在一起进行铸造，得到铜-镍-硅合金铸锭；

2）将步骤1）中得到的所述铜-镍-硅合金铸锭进行锻造，以形成铜-镍-硅合金板坯，其中，所述铜-镍-硅合金板坯中的铜合金板坯截面高度小于160毫米；

3）将步骤2）中的所述铜合金板坯进行热处理，以得到所述铜-镍-硅合金，所述铜-镍-硅合金具有两相微观结构，包括富铜区域的晶粒和不连续分布在晶界的硅化镍和硅化铬相。

对上述热处理后的铜合金板可按照产品要求进行机加工。

进一步，在步骤2）中，所述进行锻造是在700～940℃下进行。

进一步，在步骤2）中，所述热处理分两步进行，第一步在940～980℃下固溶处理1～5小时，第二步在400～470℃下时效处理4～8小时。

进一步，在所述固溶热处理和时效处理之间还包括冷变形工艺。

进一步，所述冷变形工艺为冷锻，其变形量为15～30%。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

以铜-镍-硅合金总重量的百分含量计：镍占6%，硅占1.5%，铬占1.2%，锰占0.4%,银占0.08%，锂占0.06%，铜占90.76%。

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（940℃，2h）、时效（450℃，8h）处理工序，制成450×540×140mm、约300kg重板坯。

实施例2

以铜-镍-硅合金总重量的百分含量计：镍占6.5%，硅占1.8%，铬占0.8%，锰占0.3%,银占0.06%，锂占0.08%，铜占90.46%。

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（960℃，2h）、时效（460℃，6h）处理工序，制成450×540×140mm、约300kg重板坯。

实施例3

以铜-镍-硅合金总重量的百分含量计：镍占7%，硅占2%，铬占0.7%，锰占0.2%,银占0.05%，锂占0.06%，铜占89.99%。

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（970℃，2h）、时效（470℃，4h）处理工序，制成450×540×40mm、约87kg重板坯。

实施例4

以铜-镍-硅合金总重量的百分含量计：镍占5%，硅占1%，铬占0.5%，锰占0.1%,银占0.05%，锂占0.03%，铜占93.32%。

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（940℃，2h）、冷锻（变形量15%）、时效（450℃，8h）处理工序，制成530×540×119mm、约300kg重板坯。

实施例5

以铜-镍-硅合金总重量的百分含量计：镍占7%，硅占2.5%，铬占2%，锰占0.4%,银占0.2%，锂占0.1%，铜占87.80%。

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（960℃，2h）、冷锻（变形量25%）、时效（460℃，6h）处理工序，制成600×540×105mm、约300kg重板坯。

实施例6

制备方法：将铜、镍及硅放入真空熔炼炉内，熔化后，再加入铬、锰、银、锂，待熔化完毕后，浇注成合金锭；将制得的合金锭依次采用热锻（始锻温度940℃，终锻700℃）、固溶（960℃，2h）、冷锻（变形量30%）、时效（460℃，6h）处理工序，制成642×540×98mm、约300kg重板坯。

实验例1

本发明通过对实施例1～6制备的铜-镍-硅合金板坯的性能按照国家标准进行了测试，测试结果如表1所示：

表1实施例1～6的测试结果

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铜-镍-硅合金，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：镍5～7%，硅1～2.5%，铬0.5～2%，锰0.1～0.4%,银0.05～0.2%，锂0.03～0.1%，铜87.80～93.32%。

2.根据权利要求1所述的铜-镍-硅合金，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：镍6～7%，硅1.2～2.2%，铬0.7～1.6%，锰0.2～0.4%,银0.05～0.1%，锂0.05～0.08%，铜88.62～91.80%。

3.一种铜-镍-硅合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3）将步骤2）中的所述铜合金板坯进行热处理，以得到所述铜-镍-硅合金。

4.根据权利要求3所述的铜-镍-硅合金的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述进行锻造是在700～940℃下进行。

5.根据权利要求3或4所述的铜-镍-硅合金的制备方法，其特征在于，在步骤2）中，所述热处理分两步进行，第一步在940～980℃下固溶处理1～5小时，第二步在400～470℃下时效处理4～8小时。

6.根据权利要求5所述的铜-镍-硅合金的制备方法，其特征在于，在所述固溶热处理和时效处理之间还包括冷变形工艺。

7.根据权利要求6所述的铜-镍-硅合金的制备方法，其特征在于，所述冷变形工艺为冷锻，变形量为15～30%。