CN111118336B - 一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料，其含有1.0‑2.5wt%的Ni，0.5‑2.0wt%的Sn，0.15‑0.5wt%的Si，0.2‑1.0wt%的Al，0.05‑0.3wt%的Mn，5.0‑12.0wt%的Zn，0.03‑0.10wt%的P，余量为铜；本发明综合机械性能与锡磷青铜接近，优于普通黄铜H62，该材料插套在不电镀保护的条件下，抗腐蚀能力要优于锡磷青铜和黄铜插套。

Description

一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体讲是一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法。

背景技术

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。插套的插拔手感、可靠性、安全性是插座产品最关键的指标，分别对应材料的强度、抗应力松弛、导电率。

首先，插套材料的强度指标应处于规定范围，便于冲压加工。其次，插套在使用过程中载流的同时存在一定程度的弹性变形，使用过程中经过数万次的插拔变形，材料必须具有良好的抗应力松弛性能。最后，插套结构相同的前提下，材料导电率越高，插套在使用过程中因通过电流发热引起的温升越低。

综合以上情况，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％。

锡磷青铜是目前广泛使用的插套用弹性铜合金，含锡量一般在8％以下，通过锡元素固溶到铜基体当中和冷变形加工硬化，可获得良好的综合机械性能。锡的固溶导致晶格错配，锡磷青铜的导电率随锡含量的增多呈降低的趋势，其导电率一般小于20％IACS。由于锡的偏析以及电极电位比铜要低，锡磷青铜插套在使用过程中与空气中的水和氧气接触产生不均匀的电化学腐蚀。腐蚀过后的插套表面有腐蚀物的堆积或者腐蚀坑，这会引起接触电阻的上升，造成插套在使用过程中温度过高等问题，存在一定程度的安全隐患。

普通黄铜如H62、H65等也广泛应用于整体结构的插套。普通黄铜的弹性模量低、抗应力松弛性能差，作为插套材料有其不可避免的不足之处，H62的导电率约为25％IACS。同样，普通黄铜插套中由于锌的存在，与空气中的水和氧气接触也会引发电化学腐蚀，造成接触电阻变大而存在安全问题。

专利号CN105369057B公开了一种耐蚀耐磨多元镍黄铜合金及其制备和加工方法，属于有色加工领域。该合金的重量百分比组成为：Cu 74.0～76.0％，Ni 4.75～5.25％，Al0.2～0.4％，Mn 0.6～0.9％，其余为Zn。另外，该合金还含有Co、B和In三种元素。通过熔炼及铸造、初轧、一次中间退火、酸洗、中轧、二次中间退火、酸洗、精轧、低温退火处理等加工处理后得到该材料。本发明铜合金的抗拉强度σ_b为500-700MPa，维氏硬度为HV 150-185，在模拟海水试验中的腐蚀速率为0.012-0.015mm/a，质量磨损量为0.65-0.8mg。可以广泛得到应用于船舶用零件，蒸汽及水管等铜基零部件。该专利中Zn含量较高，抗脱锌腐蚀和应力腐蚀能力提升有限，没有Al剩余不能形成薄层致密氧化膜起到提升耐腐蚀作用。按照专利描述的成分及加工方法，合金材料的抗拉强度和维氏硬度过高，带材冲压成型加工困难，不适合做冲压件。

专利号CN108411150B提供一种插套用高性能铜合金材料及制造方法；该材料包含：0.5-2.0质量％的Ni，0.5-2.0质量％的Sn，0.15-0.5质量％的Si，2.0-12.0质量％的Zn，0.03-0.10质量％的P，余量是铜和不可避免的杂质；工序包括：在熔炼、铸造形成上述配方成分的合金铸锭后，进入热轧工序，第一次冷轧，第一次退火，第二次冷轧，第二次退火，第三次冷轧然后成品退火；其中热轧工序的总加工率大于90％，三次冷轧工序中第一次冷轧工序以大于60％小于90％的总冷加工率进行轧制、第二次冷轧工序以45％-75％的总冷加工率冷轧至留底厚度，第三次冷轧工序以15％-35％总冷加工率冷轧至最终厚度。具有强度适中、屈强比高以及弹性模量、导电率、抗应力松弛等综合性能优异的优点。该专利没有按照特定比例添加Al、Mn等合金元素，且在第二次退火工序中退火时间较短，第二相强化粒子析出不充分。该专利没有添加多余的Al，不能在表面形成薄层致密氧化膜起到提升耐腐蚀作用。

发明内容

针对上述问题现有技术的不足,本发明的目的是提供一种耐腐蚀、高弹性的铜合金插套材料。其综合机械性能与锡磷青铜接近，优于普通黄铜H62，该材料插套在不电镀保护的条件下，抗腐蚀能力要优于锡磷青铜和黄铜插套。

本发明是为了解决上述材料不能同时兼顾弹性和提升耐蚀性问题而进行的，目的是提供一种中等强度、高导电率、高抗腐蚀能力的耐蚀弹性Cu-Zn-Ni-Sn-Al-Mn-Si-P多元复杂铜合金。本合金成分中含有较多的金属锌，原料中还允许含有镀镍、镀锡的黄铜和锡磷青铜角料等，另外，含铝、锰元素的铜合金边角料也可以一定比例的添加，极大程度地扩大了原料来源和降低了原料成本。通过多组元粒子强化基体，多余Al元素形成薄层致密氧化膜保护铜基体，因此，力学和耐腐蚀性能好、成本低、原料来源广。

本专利的创新点在于合理选择合金元素添加的种类及比例，通过对各元素的含量限定配合适当的加工工艺，除了形成除镍硅化合物、镍磷化合物弥散析出以外，还有镍铝化合物和铝锰化合物等多种金属间化合物形成。这些弥散分布的第二相化合物对提高材料的弹性起到了很大的作用，多余的铝在材料表面氧化后形成薄层致密氧化膜，能够阻止铜基体进一步发生腐蚀，对抗插拔疲劳起到了一定的作用。材料的应力松弛是由于位错的运动而产生的，不管是位错以切过机制通过第二相粒子还是以绕过机制通过第二相粒子，本发明铜合金中产生的第二相镍硅、镍磷、镍铝、铝锰等化合物粒子都对位错的运动起道有效的阻碍作用。通过添加锌、磷等元素，锌的添加缩小了结晶温度范围，改善了铸造流动性和降低该合金材料的成本。磷能够降低铜合金中的含氧量和提升抗氧化能力，增强铜合金的耐腐蚀能力。

本发明的技术解决方案如下：一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料，其含有1.0-2.5wt％的Ni，0.5-2.0wt％的Sn，0.15-0.5wt％的Si，0.2-1.0wt％的Al，0.05-0.3wt％的Mn，5.0-12.0wt％的Zn，0.03-0.10wt％的P，余量为铜。

较佳地，其还含有0.01-0.05wt％的B或者总量不超过0.5wt％的选自La、Ce中的至少一种元素。

本发明提供一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制造方法，具体包括下述工序：

1)按照权利要求1或2所述的材料质量百分比进行配料、熔炼、铸造形成铸锭；

2)铣削-热轧工序：铣削，第一遍单面铣削量1.5mm-2mm，第二遍单面铣削量0.2mm-0.3mm；铸锭加热保温3-4小时，起轧温度840℃-870℃，终轧温度不小于680℃，热轧总加工率为85％-95％；

3)粗轧-第1道退火工序：以80％-90％的总冷加工率进行轧制，第1道退火工序以15-20℃/分的速率升温到420℃-510℃，保温6-9小时；

4)中轧-第2道退火工序：以60％-70％的总冷加工率冷轧至留底厚度，第2道退火工序以15-20℃/分的速率升温到410℃-480℃，保温6-9小时；

5)精轧-第3道退火工序：根据插套材料的目标强度和硬度，以10％-30％总冷加工率冷轧至最终厚度，以5-10℃/分的速率升温到200℃-240℃，保温3-4小时。所述留底厚度为0.7mm-0.8mm；

所述最终厚度为0.5mm-0.6mm；

本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明提供了一种中等强度、高导电率、高抗腐蚀能力的耐蚀弹性Cu-Zn-Ni-Sn-Al-Mn-Si-P多元复杂铜合金。该铜合金含有1.0-2.5wt％的Ni，0.5-2.0wt％的Sn，0.15-0.5wt％的Si，0.2-1.0wt％的Al，0.05-0.3wt％的Mn，5.0-12.0wt％的Zn，0.03-0.10wt％的P，还可以添加0.01-0.05wt％的B或者总量不超过0.5wt％的选自La、Ce中的至少一种，余量是铜和不可避免的杂质。本合金成分中含有较多的金属锌，原料中还允许含有镀镍、镀锡的黄铜和锡磷青铜角料等，另外，含铝、锰元素的铜合金边角料也可以一定比例的添加，极大程度地扩大了原料来源和降低了原料成本。

(2)本发明的合金抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。该合金通过多组元粒子强化基体，多余Al元素形成薄层致密氧化膜保护铜基体，综合力学性能和耐腐蚀性能好、成本低、原料来源广。本发明中Al、Mn元素的添加形成铝锰化合物粒子增强机体弹性，其中Al的质量与Mn的质量之比为4-8，多余的Al在材料表面氧化后形成薄层致密氧化膜能增强耐腐蚀作用。

附图说明

图1为本发明的实施方式用的铜合金插套材料的制造工艺流程图。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

实施方式一的方案详述：墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料的组成

本实施方式中墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料，该铜合金含有1.0-2.5wt％的Ni，0.5-2.0wt％的Sn，0.15-0.5wt％的Si，0.2-1.0wt％的Al，0.05-0.3wt％的Mn，5.0-12.0wt％的Zn，0.03-0.10wt％的P，余量是铜和不可避免的杂质；合金的抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。

以下说明在本实施方式中墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料的合金元素的添加原因和限定理由。Ni、Sn、Al、Mn、Si、P等元素的添加，通过合理对各元素的含量限定配合适当的加工工艺，能够明显提升材料的弹性和耐腐蚀性。通过各合金元素的适当搭配，使合金的再结晶温度不超过430℃。中轧工序进行适当的冷加工变形处理，为第2道退火工序准备条件；合金在第2道退火工序时进行适当的退火处理，既达到软化合金基体为精轧准备条件，又使第二相颗粒充分析出提升材料的弹性和导电率。

本发明中添加了0.5-2.0wt％的Sn和5.0-15.0wt％的Zn。Sn的添加对提升材料的弹性和改善材料的耐磨损性能起到显著的作用，当Sn含量不足0.5wt％时效果不明显，含量超过2.0wt％时，由于固溶引起晶格畸变而低导电率得同时还会使材料得成本增加。因此，Sn的添加范围限定为0.5-2.0wt％，优选限定为1.0-1.5wt％。Zn的添加缩小了结晶温度范围，改善了铸造流动性和降低该合金材料的成本。另外，由于Zn的添加降低了材料抗应力松弛性能，需要通过添加Ni、Sn、Al、Mn、Si、P等元素，形成多种强化第二相粒子来提升材料的抗应力松弛性能。因此，为了平衡材料的综合性能与成本，Zn的添加范围限定为5.0-15.0wt％，优选限定为5.0-10.0wt％。

Si的添加量能够形成镍硅化合物粒子，当Si少于0.15wt％时，不能形成数量足够的硅镍化合物粒子，材料弹性提升不明显。添加超过0.5wt％时，材料的导电性能会显著降低，还会在热轧开坯工序中因富硅化合物的析出而产生热轧开裂现象。因此，硅的添加范围限定为0.15-0.50wt％，优选限定为0.20-0.40wt％。P的添加量少于0.03wt％时，不能形成有效的P化合物和起到脱氧的作用；添加超过0.10wt％时，材料的导电率会有一定程度的降低，也会在热轧工序中因富磷化合物的析出而产生热轧开裂。因此，P的添加范围限定为0.03-0.10wt％，优选限定为0.05-0.10wt％。根据Cu-Ni-Si的相关文献和专利，Ni质量与Si和P的质量之和的比值即Ni/(Si+P)限定为3.2-4.5。比值超过限定范围上限时，多余的Ni固溶到铜基体当中，降低导电率；比值不到4时会导致形成化合物时Si和P过剩，这些剩余的Si和P固溶到铜基体当中会降低导电率。本专利所有实施例中的Ni/(Si+P)都要大于4，这样剩余的Ni能够与Al结合形成更多的强化相粒子，起到强化铜基体的作用。

Al和Mn的添加，会有镍铝化合物和铝锰化合物等多种金属间化合物粒子形成。这些弥散分布的第二相化合物对提高材料的强度起到了很大的作用，多余的Al在材料表面氧化后形成薄层致密氧化膜，能够阻止铜基体进一步发生腐蚀，对抗插拔疲劳起到了一定的作用。考虑到Al一部分要与Ni形成镍铝化合物粒子，一部分要与Mn形成铝锰化合物粒子，还要有部分Al剩余能够在铜基体表面氧化形成致密薄膜，而铝锰化合物主要为Al₄Mn和Al₆Mn，因此Al和Mn的添加比值限定为4-8，优选比值限定为6-8，这样既能形成数量足够的第二相强化粒子，Al元素又有部分剩余形成薄层致密氧化膜起到耐腐蚀作用，具体效果见实施例8#-10#。

当Al添加量较少时会全部固溶到铜基体当中，不能形成富铝的化合物粒子和剩余，起不到强化基体和形成薄层致密氧化膜的作用；添加较多时，Al固溶到铜基体当中的部分会降低合金材料的导电率。因此，Al的添加限定范围为0.2-1.0wt％，优选限定为0.5-0.8wt％。当Al含量添加低于0.2wt％时，会直接固溶到铜基体当中，不能形成足够的镍铝和铝锰化合物粒子起到强化基体的作用；当Al含量添加高于1.0wt％时，Al会固溶到铜基体中稍微降低材料的塑性和导电率，具体数据见17#、18#。同样，Mn含量较少时不能形成足够数量的强化粒子，Mn含量较多时固溶到铜基体中降低合金的导电率，Mn的添加限定范围为0.05-0.3wt％，优选限定为0.05-0.15wt％。同样，当Mn含量低于0.05wt％时，不能形成足够数量的强化粒子提升材料的强度和弹性；Mn含量高于0.3wt％时，会固溶到铜基体中降低材料的延伸率，不利于冲压成型，导电率也会略微下降，具体数据见19#、20#。

实施方式二的方案详述：墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料的组成

本实施方式中墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料，该铜合金含有1.0-2.5wt％的Ni，0.5-2.0wt％的Sn，0.15-0.5wt％的Si，0.2-1.0wt％的Al，0.05-0.3wt％的Mn，5.0-12.0wt％的Zn，0.03-0.10wt％的P，还可以添加0.01-0.05wt％的B或者总量不超过0.5wt％的选自La、Ce中的至少一种，余量是铜和不可避免的杂质；合金的抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。

以下说明在本实施方式中墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料的合金元素的添加原因和限定理由。添加Zn、Ni、Sn、Al、Mn、Si、P的理由以及规定含和组成比的理由与第1实施方式相同。

除了上述组成以外，还添加0.01-0.1wt％的B或者总量不超过0.5wt％的La、Ce中的至少一种。B的添加能够细化晶粒改善材料的组织状态，根据霍尔-佩奇(Hall-Petch)公式，晶粒细化后能显著提升材料强度和改善材料的抗应力松弛性能。B元素含量不足0.0lwt％时，其产生的效果不显著；超过0.1wt％后，提升效果不再明显增加且会降低材料的延伸率。因此，B的添加范围限定为0.01-0.10wt％，优选限定为0.01-0.05wt％。

La或Ce的添加既能够净化铜合金组织又可以起到细化晶粒的作用，能显著提升材料强度和改善材料的抗应力松弛性能。La、Ce的作用与B元素类似，添加过少起不到细化晶粒的作用，添加过多会引起材料成本大幅增加。因此，La、Ce的添加范围限定为合计0.0l-1.00wt％，优选限定为0.05-0.50wt％。当La、Ce添加低于0.01时，起不到净化晶界的作用，添加高于1.00wt％时，对晶界的净化作用已经没有明显提升，还会增加材料的成本。

墙壁插座和转换器插座用铜合金插套材料的制造方法

图1为本发明的实施方式用的铜合金插套材料的制造工艺流程图。上述实施方式一和实施方式二的铜合金插套材料按如下工序来制造。具体包括的工序有：(1)按照质量百分比进行配料、熔炼、铸造形成铸锭；(2)铣削-热轧工序：铣削，第一遍单面铣削量1.5mm-2mm，第二遍单面铣削量0.2mm-0.3mm；铸锭加热保温3-4小时，起轧温度840℃-870℃，终轧温度不小于680℃，热轧总加工率为85％-95％；(3)粗轧-第1道退火工序：以80％-90％的总冷加工率进行轧制，第1道退火工序以15-20℃/分的速率升温到420℃-510℃，保温6-9小时；(4)中轧-第2道退火工序：以60％-70％的总冷加工率冷轧至留底厚度，第2道退火工序以15-20℃/分的速率升温到410℃-480℃，保温6-9小时；(5)精轧-第3道(成品)退火工序：根据插套材料的目标强度和硬度，以10％-30％总冷加工率冷轧至最终厚度，以5-10℃/分的速率升温到200℃-240℃，保温3-4小时。

铣削-热轧工序

铣削工序中，第一遍单面铣削量1.5mm-2mm，是为了去除铸锭表面氧化皮及浅层铸造缺陷。第二遍单面铣削量0.2mm-0.3mm，铣削量要小的原因是为了确保铣削后的厚度公差。热轧工序中，铸锭加热到840℃-870℃，保温3-4小时消除铸造应力和微区成分不均，确保铸锭整体温度一致，热轧总加工率为85％-95％。热轧总加工率大的原因是大变形量的轧制能够使铸态组织充分细化，有利于铸锭成份的进一步均匀化和合金元素的固溶。终轧温度不小于680℃且热轧后需要立即水冷至100℃以下，这样一方面获得了细小均匀的变形晶粒组织，另一方面使Ni、Sn、Al、Mn、Si、P等元素充分固溶在铜基体中不析出第二相粒子。

粗轧-第1道退火工序

以80％-90％的总冷加工率进行初轧，初轧最大程度利用热轧坯的塑性，冷轧到材料塑性变形的极限，以不出现裂边为准。后续的第1退火工序中，冷轧变形在材料内部储存很大的晶格畸变能，有利于再结晶后得到均匀的晶粒组织。第1道退火工序，以15-20℃/分的速率升温到420℃-510℃，保温6-9小时。粗轧工序中巨大的变形量会形成明显的沿轧制方向的变形织构，大大降低了材料垂直于轧制方向的性能，要进行消除变形织构的第1道退火工序。为了避免退火过程中材料晶粒组织的异常长大，选择了略高于材料再结晶温度(不超过430℃)的温度范围和较长时间的退火。这样既消除了轧制变形织构，又能够使异质形核数量增多，抑制晶粒异常长大和不使晶粒组织粗化。

中轧-第2道退火工序

以60％-70％的总冷加工率冷轧至留底厚度，材料本身的微区成分不均匀及中轧过程适当的冷轧变形量，为第2道退火工序中第二相粒子的充分析出准备了足够的条件。第2道退火工序以15-20℃/分的速率升温到410℃-480℃，保温6-9小时，优选升温到450-480℃，保温6-8小时。该处理条件下，Ni、Al、Mn、Si、P的金属间化合物粒子在铜基体中细小、弥散地析出，材料能够同时具有高抗应力松弛性能和较高的导电率。退火温度过高或者保温时间过长，都会导致析出的第二相粒子粗化；温度过低或者时间过短，第二相粒子不能充分析出，起不到强化作用的同时导电率也会有较大幅度的下降。

精轧-第3道(成品)退火工序

根据插套材料的目标强度和硬度，以10％-30％总冷加工率冷轧至最终厚度，这里选用较小的轧制变形量是为了确保成品厚度公差和表面粗糙度。以5-10℃/分的速率升温到200℃-240℃，保温2-4小时，这样消除轧制应力的同时也确保材料的强度和硬度达到需要的范围。

实施方式的效果

根据本发明的上述实施方式，可以达到的效果为：合金材料的抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。

以下实施例基于本发明来进行，但本发明并不限于以下的实施例。

选取本专利规定范围内的合金元素不同含量值，具体情况详细如下。

实施例1#

以T2电解铜为主要原料，在非真空中频感应熔炼炉中进行熔炼，合金的加入顺序为：先加电解铜，融化后再依次加入镍、铜锰中间合金、铜硅中间合金、纯铝和金属锡，成分合格后加入铜磷中间合金进行脱氧，使用煅烧木炭覆盖，熔炼温度为1220-1250℃，浇铸温度约为1180℃。铁模铸造厚度85mm×宽度145mm×长度450mm铸锭，将铸锭分两次平均每面铣削2.0-2.5mm并切头尾，按照铣削-热轧、粗轧-第1道退火、中轧-第2道退火、精轧-第3道(成品)退火等工序，制得厚度为0.6mm的带材试样。

将机加铣削后的铸锭毛坯放入电阻炉中加热到870℃保温4小时后进行热轧，终轧温度大于680℃。热轧到厚度为12mm左右时立即进行水冷至100℃以下并进行酸洗；酸洗后再轧到厚度为2.0mm左右(粗轧)，将初轧后的带材在500℃退火6小时(第1道退火)；酸洗后再冷轧到厚度为0.72mm左右(中轧)，将中轧后的带材在480℃退火8小时(第2道退火)；酸洗后再轧到厚度为0.6mm的成品(精轧)，将精轧厚度为0.6mm的成品铜带在220℃退火3小时(1#)。

对1#试样进行了抗拉强度、屈服强度Rp_0.2、延伸率、弹性模量、维氏硬度、导电率、中性盐雾腐蚀48h失重百分比等内容的测试。抗拉强度、屈服强度Rp_0.2、延伸率，按GB/T228.1中规定的方法测定；弹性模量按照GB/T 22315中规定的方法测定；导电率按照GB/T351中规定的方法结合YS/T 4788进行测定；维氏硬度按照GB/T 4340.1中规定的方法测定；中性盐雾48h腐蚀失重测试的方法为：取5cm长×1cm宽×0.6mm厚的样品，用1000#砂纸进行表面磨光，酒精清洗后烘干。样品先在中性NaCl盐雾箱中进行盐雾试验，然后对试验后样品进行稀盐酸清洗、烘干，称量腐蚀前后的重量差占腐蚀前样品的百分比作为失重百分比。清洗过程中稀盐酸会清洗掉部分Cu基体，由此导致的误差由未进行盐雾腐蚀的样品在稀盐酸里浸泡同样时间的失重比例进补偿。

实施例与对比例合金的各项测试结果见表2。由表2可得1#试样铜带(0.6mm厚)的抗拉强度：506MPa、屈服强度Rp_0.2：478MPa、延伸率：16.8％、弹性模量：118GPa、维氏硬度(HV5)：162.3、导电率：34.6％IACS、失重百分比：0.046％，实现了本发明。

实施例2#-10#

实施例2#-10#样品的成分见表1，与实施例1#按照相同的工艺制作并加工成0.6mm厚的铜带。按照与实施例1#样品相同的测试方法测定抗拉强度、屈服强度Rp_0.2、延伸率、弹性模量、维氏硬度(HV5)、导电率、失重百分比等内容，测定结果见表2。

由表2可知，2#-10#试样都具有符合本发明的优良综合性能。其中2#-4#试样与1#试样相比Ni和Sn的含量有增加，Ni、Sn含量的增加会使材料强度和弹性上升同时延伸率和导电率略有下降，腐蚀失重百分比也略有下降；5#-6#试样与1#试样相比降低了Al、Mn的含量，Al、Mn含量的降低，材料的强度和导电率的变化不大，盐雾腐蚀失重百分比会有一定程度上升；7#试样与1#试样相比增加了Zn含量，材料各项性能均明显下降；8#-10#试样与1#试样相比增加了B和Ce，材料强度和弹性均有上升，失重百分有一定程度下降，材料各项性能整体均有优化。综合表1和表2的数据可知，实施例成分在本发明限定范围内变化，试样各项性能均能达到抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。

对比例11#-20#

表1#中对比例11#-20#合金样品的成分均在本发明限定的范围之外，按照与实施例1#-10#相同的制作工艺流程得到0.6mm厚的铜带，用与实施例1#用相同的测试方法测试，以各项性能数据的差异来说明本发明合金成分范围限定的理由，测定的结果见表2。根据表2的数据可以看出，11#-20#合金由于成分和比例不在本发明限定的范围内，其性能指标均达不到本发明的要求。

11#、12#试样是Ni含量在本发明规定范围以外的样品，Ni含量偏低，合金的强度和弹性会显著下降，导电率上升不明显，失重百分比会变化不明显；Ni含量偏高，合金强度上升明显，延伸率也有较大幅度下降，失重百分比降低不大。另外，电解Ni价格目前是电解Cu的近3倍，会导致合金成本增加。

13#、14#试样是Sn含量在本发明规定范围以外的样品，Sn含量偏低，合金的强度和弹性会显著下降，导电率略有上升，失重百分比略微下降；Sn含量偏高，合金强度上升明显，导电率急剧下降，失重百分比变化不明显。Sn的价格与Ni接近，Sn含量的增加会导致合金成本增加。

15#、16#试样是Zn含量在本发明规定范围以外的样品，Zn含量偏低，合金的强度和弹性急剧上升，材料冲压加工困难，导电率略有上升，失重百分比变化不明显；Zn含量偏高，合金强度和弹性下降很多，导电率也有一定程度下降，失重百分比略微上升。

17#、18#试样是Al含量在本发明规定范围以外的样品，Al含量偏低，合金的强度和弹性较大幅度下降，导电率略有上升，失重百分比大幅上升；Al含量偏高，合金强度和弹性升高明显，导电率有一定下降，失重百分比略微下降。

19#、20#试样是Mn含量在本发明规定范围以外的样品，Mn含量偏低，合金的强度和弹性较小幅度下降，处于下限值附近，有一定风险，导电率变化不明显，失重百分比有一定上升；Mn含量偏高，合金强度和弹性升高，延伸率下降明显，不利于冲压加工，导电率和失重百分比略微下降。

表1实施例与对比例合金成分

表2实施例与对比例的合金性能

表3为本发明实施例1#与C5191、H62成分对比。本合金成分中含有较多的金属锌，原料中还允许含有镀镍、镀锡的黄铜和锡磷青铜角料等，另外，含铝、锰元素的铜合金边角料也可以一定比例的添加，极大程度地扩大了原料来源和降低了原料成本。

表4为本发明实施例1#与C5071、H62物性对比。本发明的合金抗拉强度在480-530MPa之间、屈强比大于等于92％(屈服强度按Rp_0.2计算)、弹性模量大于等于110GPa、导电率大于等于30％IACS，中性盐雾48h失重百分比小于等于0.08％。该合金通过多组元粒子强化基体，多余Al元素形成薄层致密氧化膜保护铜基体，综合力学性能和耐腐蚀性能好、成本低、原料来源广。

表3实施例1#与常用插套材料C5191、H62成分对比

表4实施例1#与常用插套材料C5191、H62物性对比

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料，其特征在于，其含有1.0-2.5wt%的Ni，0.5-2.0wt%的Sn，0.15-0.5wt%的Si，0.2-1.0wt%的Al，0.05-0.3wt%的Mn，5.0-12.0wt%的Zn，0.03-0.10wt%的P，0.01-0.05wt%的B或者总量不超过0.5wt%的选自La、Ce中的至少一种元素，余量为铜，其中Ni质量与Si和P的质量之和的比值Ni/(Si+P)=3.2-4.5，Al和Mn的质量比值Al/Mn=4-8，所述材料的抗拉强度为480-530MPa，屈强比≥92％，弹性模量≥110GPa，导电率≥30％IACS，中性盐雾48h失重百分比≤0.08％。

2.一种权利要求1所述的耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制备方法，其特征在于，具体包括下述工序：

1）按照权利要求1所述的材料质量百分比进行配料、熔炼、铸造形成铸锭；

2）铣削-热轧工序：铣削处理后进行热轧，起轧温度840℃-870℃，终轧温度不小于680℃，热轧总加工率为85%-95%，所述铣削处理具体为单面铣削，第一遍单面铣削量1.5mm-2mm，第二遍单面铣削量0.2mm-0.3mm；

3）粗轧-第1道退火工序：以80%-90%的总冷加工率进行轧制，第1道退火工序以一定升温速率升温到420℃-510℃，保温6-9小时；

4）中轧-第2道退火工序：以60%-70%的总冷加工率冷轧至留底厚度，第2道退火工序以一定升温速率升温到410℃-480℃，保温6-9小时；

5）精轧-第3道退火工序：根据插套材料的目标强度和硬度，以10%-30%总冷加工率冷轧至最终厚度，以一定升温速率升温到200℃-240℃，保温3-4小时。

3.根据权利要求2所述的耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制备方法，其特征在于，步骤3）和步骤4）中的升温速率为15-20℃/分。

4.根据权利要求2所述的耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制备方法，其特征在于，步骤5）中的升温速率为5-10℃/分。

5.根据权利要求2所述的耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制备方法，其特征在于，所述留底厚度为0.7mm-0.8mm。

6.根据权利要求2所述的耐腐蚀高弹性铜合金插套材料的制备方法，其特征在于，所述最终厚度为0.5mm-0.6mm。

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