CN106555074A

CN106555074A - 一种铜锡合金

Info

Publication number: CN106555074A
Application number: CN201510632201.8A
Authority: CN
Inventors: 李征
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-04-05

Abstract

本发明公开了一种铜锡合金，其各种元素质量百分比为：锡Se:4％～15％；铝Al：7.5％～ 8.5％；锌Zn：2.0％～5.0％；铁Fe：2.5％～ 3.0％；磷P：0.05％～2％；稀土：0.1％～0.3％；镍Ni：1％～2％；碳C：1.2％～1.8％；硅Si：0.5％～4.0％；余量为铜还有少量杂质。所述的铜锡合金具有韧性好，耐腐蚀性好，抗压抗高温性好等特性，同时便于机械加工。在低温条件下所述的铜锡合金依然能够保证以上的较好特性。由此表明所述的铜锡合金有着较好的应用价值和应用前景。

Description

一种铜锡合金

技术领域

本发明属于有色金属材料技术领域，具体涉及一种铜锡合金。

背景技术

铜锡合金是指主要由金属铜和金属锡构成的二元合金。铜锡合金被广泛的应用高温高压下的冷凝器，热交换器，广泛用于船舶，电站，石油石化，医疗器械等部门。铜合金所应用的场合大多为高温高压，腐蚀性极强的环境。因此对铜锡合金的耐腐蚀性，抗压抗高温特性有着较高的要求。

传统的铜合金难以满足目前对铜合金材料的要求，具体体现在：1在有海水等高盐高碱的场合下，传统铜合金的使用寿命很低，极容易被腐蚀，从而导致安全事故的发生；2在高温高压的环境下，传统铜合金对高温高压的耐受能力有限；3传统的铜合金机械加工性能不好，硬度高韧性差导致其加工成本上升，不能适应日益复杂的需要。

中国专利201310503301.1，发明名称为一种铜锌合金，本发明公开了一种铜锌合金，该铜锌合金的质量百分比为：铜Cu:60-70%，锰Mn:2.5-8%，硅Si:0.2-4%，铁Fe:0.2-3%，钴Co:0.1-0.8%，镍Ni:0-2%，锡Sn:0-0.4%，余量的锌和不可避免的杂质。进一步包括有：铝AL:1.5-6%，磷P:0.01-0.05%，镁Mg:0.05-0.2% 中的一种或多种组合。其不足是该合金含有钴等重金属对环境有污染。

中国专利201310485515.0，发明名称为一种铜锡合金，本发明公开了一种铜锡合金，该合金不含铅，选用合金元素锡、铜、锰、铁、镍、锌，以及微量合金元素锆、硼、钛进行适量配合而成的，所述各元素的重量百分比为：锡Sn:3%-5%、锰Mn:0.01%-0.05%、铁Fe:0.02%-0.05%、镍Ni:0.01%-0.05%、锌Zn:0.08%-0.15%、锆Zr:不高于0.02%、硼B:不高于0.015%、钛Ti:不高于0.02%、其余为铜，所述铜锡合金熔点为560℃，抗拉强度为500-600MPa，线收缩率为1-1.4%。通过上述方式，适量配比合金元素锡、铜、锰、铁、镍、锌，以及微量合金元素锆、硼、钛。其不足是该合金元素的耐腐蚀性不好。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是给出一种具有耐腐蚀，抗高温高压，使用寿命长的铜锡合金。为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

首先我们分析各种合金元素对铜锡合金性能的影响。铝对铜锡合金的力学性能和抗腐蚀性均起有利作用。铝在铜锡合金中起固溶强化作用，能进一步提高合金的强度和硬度，但会降低塑性，因此压力加工用的特殊黄铜中铝含量一般小于4％。含有铝的铜锡合金由于表面能形成致密并和基体结合牢固的A1₂0保护膜，能改善铜锡合金的抗蚀性，提高合金对腐蚀介质特别是高速海水的耐蚀性。此外，铝会缩小Cu—Zn合金的包品反应温度间隔而显著改善铜锡合金的铸造性能。但含铝的铜锡合金焊接比较困难，而且铝易形成氧化膜，也给压力加工带来困难。因此锡铜合金中铝的质量分数应该在0.02%以下。

在锡铜合金中，铁元素能显著细化晶粒，增加锡铜合金的强度又不降低塑性，尤其提高在有气泡骚动的流动海水中发生冲蚀的耐腐蚀性。铁最高的加入量不超过1.5%。在铜锡合金中加入0.75%的铁，可以得到较高的耐腐蚀性；加入少量的锰，可脱氧和脱硫，能增加合金的强度。故一般情况下在铜锡合金中选择铁的质量分数为：1.0-1.5%，锰的质量分数为0.5%-1.0%。

锌能大量溶于铜镍合金，有固溶强化的作用，能提高耐大气腐蚀能力。应用最广的是锌白铜，能使得铜镍合金表面呈现美丽的银白色光泽，具有高强度，高弹性。因此锌的质量分数一般控制在20%以下。

锡对铜锡合金的各种特性有着显著的影响。铜锡合金中的锡元素经过高温固溶后在低温时效或形变时效，会产生调幅分解，可以采用热处理强化，当铜锡合金中镍的元素质量分数为4%-15%，锡元素质量分数为4%-8%时，随着镍和锡的含量增加，其强度也增高。铜锡合金经过800-850℃固溶处理，冷变形量为50%-90%后，再经过350-400℃时效，其为1000MPa，为550℃时效,这样构成的铜锡合金抗应力松弛性能优于一般的铜合金。

硅在铜合金中的最大溶解度为5.4%。随着硅在固溶体中含量增加，合金的强度和塑性会不断的增加，当硅的质量分数超过3.5%时，由于非平衡结晶出现了脆性相的缘故，使得铸态的塑性开始下降。硅含量对铸态铜硅合金的力学性能有着极大的影响。因此一般工业过程中要求硅的含量不超过4%为宜。加入硅对铜锡合金的弹性和耐腐蚀性有着很大的提高。

镍加入后与硅形成Ni₂Si和Cu-Ni₂Si的伪二元状态。 Ni₂Si从过饱和和固溶体脱溶，能产生强的沉淀强化效果。镍与硅的比例为3:1。硅镍青铜QSi1-3含有少量的锰元素，自860℃固溶淬火，450-500℃时效，其强度为，增高了一倍多，使得该铜锡合金咋大气和海水中有着良好的耐腐蚀性。用于制造发动机和机械中的结构零件，如工作温度在300℃以下的，单位压力低的摩擦零件，排气和进气门的导向套等。

所述一种铜锡合金的各种元素质量百分比为：

锡Se: 4％～ 15％；铝Al：7.5％～ 8.5％；锌Zn：2.0％～ 5.0％；铁Fe：2.5％～ 3.0％；磷P：0.05％～ 2％；稀土：0.1％～ 0.3％；镍Ni：1％～ 2％；碳C ：1.2％～ 1.8％；硅Si：0.5％～ 4.0％；余量为铜还有少量杂质。

具体实施方式

实施例1：

锡Se: 10％；铝Al：8.5％；锌Zn：2.5％；铁Fe：2.5％；磷P：1.2％；稀土：0.1％；镍Ni：1％；碳C：1.5％；硅Si：1.5％；余量为铜还有少量杂质。

实施例2：

锡Se: 12％；铝Al：7.5％；锌Zn：2.0％；铁Fe：3.0％；磷P ：2.0％；稀土：0.15％；镍Ni：2％；碳C：1.2％；硅Si：2.5％；余量为铜还有少量杂质。

实施例3：

锡Se: 5％；铝Al：7.5％；锌Zn：5.0％；铁Fe：3.0％；磷P ：1.5％；稀土：0.3％；镍Ni：2％；碳C ：1.6％；硅Si：4.0％；余量为铜还有少量杂质。

由以上实例制造出的铜锡合金具有，韧性好，耐腐蚀性好，抗压抗高温性好等特性，同时便于机械加工。在低温条件下所述的铜锡合金依然能够保证以上的较好特性。由此表明所述的铜锡合金有着较好的应用价值和应用前景。

Claims

1.一种铜锡合金，其特征在于其各种元素质量百分比为：锡Se: 4％～ 15％；铝Al：7.5％～ 8.5％；锌Zn：2.0％～ 5.0％；铁Fe：2.5％～ 3.0％；磷P：0.05％～ 2％；稀土：0.1％～ 0.3％；镍Ni：1％～ 2％；碳C ：1.2％～ 1.8％；硅Si：0.5％～ 4.0％；余量为铜还有少量杂质。