CN113073229B

CN113073229B - 一种锡黄铜合金及其制备方法

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Publication number: CN113073229B
Application number: CN202110318916.1A
Authority: CN
Inventors: 刘洪勤; 马力; 徐继玲; 李毅; 彭丽军; 赵敏良; 姜乔夫; 汪庆雨
Original assignee: Shanghai Wuxing Copper Co ltd
Current assignee: Shanghai Wuxing Copper Co., Ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-12-07
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: DE102021116817A1; JP2022151475A; JP7258079B2; CN113073229A

Abstract

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种锡黄铜合金及其制备方法。本发明提供了一种锡黄铜合金，包括以下质量百分含量的元素：Ni0.25～0.50％，Fe0.15～0.50％，P0.02～0.08％，Sn0.3～1.5％，Cu64～80％，Zn为余量。实验结果表明，本发明提供的锡黄铜合金的抗拉强度为560～720MPa，屈服强度为520～680MPa，伸长率为1～15％，导电率为22～27％IACS，150℃下1000h的抗应力松弛率为70～80％，带材横截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为0.5，纵截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为1.5；脱锌比例<10％，耐腐蚀。

Description

一种锡黄铜合金及其制备方法

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种锡黄铜合金及其制备方法。

背景技术

锡磷青铜合金具有强度高、弹性优良、耐蚀耐磨、耐疲劳、抗磁、易钎焊、加工性能良好的优点，被广泛用于电子通讯、电气设备、仪表和机械行业中，制造端子接插件、继电器、接触器、触头、弹簧、熔断保护器、转换开关等接插件，以及滑动轴承、摩擦片等弹性元件，是目前应用最广泛的铜合金弹性材料。

随着现代化科学技术的发展，弹性元件对锡磷青铜合金材料的需求量日益增多，质量要求也不断提高，对锡磷青铜的综合性能，尤其对锡磷青铜合金的强度及导电性能，提出了更高的要求。目前，提高磷青铜弹性性能的一般方法是提高Sn的添加量，常规生产的锡磷青铜含Sn量在4％以上，但金属Sn的价格昂贵，Sn含量的增加使得材料整体成本上涨，而且铜合金中Sn含量较高时，Sn在铜中极易形成偏析，生产中一般只能采用水平连铸+均匀化退火的方式生产，生产效率及整体成材率均较低。

因此，开发出新型的铜基弹性合金材料，在力学性能相当的前提下，拥有更加优良的导电和一定的耐腐蚀性能，同时原材料和生产成本又比较低，可以替代目前广泛使用锡磷青铜合金带材，对于铜加工行业技术升级，丰富和发展高性能铜合金体系具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锡黄铜合金，本发明提供的锡黄铜合金具有成本低、力学性能高、导电性优良且耐腐蚀性能优良的特点；本发明还提供了一种锡黄铜合金的制备方法。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种锡黄铜合金，包括以下质量百分含量的元素：

Ni 0.25～0.50％，Fe 0.15～0.50％，P 0.02～0.08％，Sn 0.3～1.5％，Cu 64～80％，Zn为余量。

优选的，还包括加强元素，所述加强元素为Mg、Si、Mn和Sr中的两种；

所述加强元素中任意一种元素的质量百分含量独立地为锡黄铜合金的0.005～0.01％。

优选的，所述锡黄铜合金中Cube织构为5～10vol.％，Brass织构为5～10vol.％，Copper织构为40～60vol.％，S织构为20～40vol.％。

本发明还提供了上述技术方案所述锡黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；

将所述合金铸锭依次进行热轧、铣面、粗轧、第一退火、中轧、第二退火、中精轧、第一分级式退火、第一精轧、第二分级式退火、第二精轧和终退火，得到所述锡黄铜合金。

优选的，所述热轧前还包括：将所述合金铸锭进行预热保温；所述预热保温的温度为800～950℃，预热保温的时间为4h；所述热轧的终轧温度为600～750℃；所述热轧的总变形率为80～95％。

优选的，所述粗轧的总变形率为75～95％；所述第一退火的保温温度为600～700℃，保温时间为4～8h。

优选的，所述中轧的总变形率为60～80％；所述第二退火的保温温度为400～500℃，保温时间为4～8h。

优选的，所述中精轧的总变形率为40～60％；所述第一分级式退火包括第11阶段退火和第12阶段退火，所述第11阶段退火的保温温度为275～375℃，保温时间为2～6h；所述第12阶段退火的保温温度为350～450℃，保温时间为2～6h。

优选的，所述第一精轧的总变形率为30～50％；所述第二分级式退火包括第21阶段退火和第22阶段退火，所述第21阶段退火的保温温度为250～350℃，保温时间为2～6h；所述第22阶段退火的保温温度为330～450℃，保温时间为2～6h。

优选的，所述第二精轧的总变形率为10～40％；所述终退火的保温温度为200～300℃，保温时间为4～8h。

本发明提供了一种锡黄铜合金，包括以下质量百分含量的元素：Ni 0.25～0.50％，Fe 0.15～0.50％，P 0.02～0.08％，Sn 0.3～1.5％，Cu 64～80％，Zn为余量。在本发明中，Cu为基体元素；Ni固溶于基体，起到固溶强化作用，且有利于抑制脱锌腐蚀；Sn也固溶于基体，可有效抑制脱锌腐蚀；因Sn减小α相区，而Ni可有效扩大α相区，Sn和Ni两种元素协同作用，避免形成脆性不耐腐蚀的β相区的趋势；Fe在基体中的固溶度不高，在常温下会析出，析出后Fe与P元素具有较高亲和力，形成部分Fe_XP_Y相，达到细化晶粒的作用，有利于提高锡黄铜合金的综合力学性能。在本发明中，Ni、Fe、P、Sn等合金元素有利于在力学性能与传统QSn6.5-0.1青铜合金相当的基础上，具备较QSn6.5-0.1青铜更高的导电性、更低的成本和比普通黄铜更好的耐蚀性。

实验结果表明，本发明提供的锡黄铜合金的抗拉强度为560～720MPa，屈服强度为520～680MPa，伸长率为1～15％，导电率为22～27％IACS，150℃下1000h的抗应力松弛率为70～80％，带材横截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为0.5，纵截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为1.5。

本发明还提供了上述技术方案所述锡黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；将所述合金铸锭依次进行热轧、铣面、粗轧、第一退火、中轧、第二退火、中精轧、第一分级式退火、第一精轧、第二分级式退火、第二精轧和终退火，得到所述锡黄铜合金。在本发明中，第一分级式退火有利于充分释放储能以提高材料再结晶温度，第二分级式退火有利于形成均匀的细晶组织。本发明通过利用形变热处理技术和合金元素间协同作用原理对铜合金成分和微观组织进行调控，获得了超细晶粒组织，并在此基础上调控织构的种类及组份，获得优异的综合性能复杂锡黄铜系合金。

具体实施方式

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括0.25～0.50％的Ni，优选为0.30～0.45％，更优选为0.35～0.40％。在本发明中，Ni有利于提高基体的强度和耐脱锌腐蚀能力，并扩大α相区。

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括0.15～0.50％的Fe，优选为0.20～0.45％，更优选为0.25～0.40％。在本发明中，常温下Fe在基体中固溶度极小，起到析出强化的作用。

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括0.02～0.08％的P，优选为0.025～0.075％，更优选为0.03～0.07％。在本发明中，P与析出的Fe形成铁磷化合物，有利于进一步提高锡黄铜合金的强度。

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括0.3～1.5％的Sn，优选为0.4～1.4％，更优选为0.5～1.3％。在本发明中，Sn有利于增加材料抗疲劳性，并增强抗脱锌腐蚀性，且Sn与Ni相互作用维持单一相区。

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括64～80％的Cu，优选为65～78％，更优选为66～77％。在本发明中，Cu为锡黄铜合金的主体元素。

在本发明中，所述锡黄铜合金优选还包括加强元素；所述加强元素优选为Mg、Si、Mn和Sr中的两种。在本发明中，所述加强元素中任意一种元素的质量百分含量优选独立地为锡黄铜合金的0.005～0.01％，更优选为0.006～0.009％。在本发明中，所述加强元素通过固溶强化或析出强化来提升锡黄铜合金的合金强度、抗疲劳性和耐腐蚀性。

以质量百分含量计，本发明所述锡黄铜合金包括余量的Zn。在本发明中，Zn为基体元素。

在本发明中，所述锡黄铜合金优选包括Cube织构、Brass织构、Copper织构和S织构。在本发明中，所述锡黄铜合金中Cube织构优选为5～10vol.％，Brass织构优选为5～10vol.％，Copper织构优选为40～60vol.％，S织构优选为20～40vol.％

在本发明中，所述锡黄铜合金的平均晶粒尺寸优选为2～5μm。

在本发明中，所述锡黄铜合金的抗拉强度优选为560～720MPa，屈服强度优选为520～680MPa，伸长率优选为1～15％，导电率优选为15～30％IACS，150℃下1000h的抗应力松弛率优选为70～80％，带材横截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值优选为0.5，纵截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值优选为1.5。

将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；

本发明将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭。

在本发明中，所述合金原料优选包括电解铜、电解镍、铜铁中间合金、铜磷中间合金、纯锡、纯锌和加强元素合金；所述加强元素合金包括铜镁中间合金、铜硅中间合金、铜锰中间合金和铜锶中间合金中的两种。在本发明中，所述铜铁中间合金的组成优选为Cu30Fe；所述铜磷中间那合金的组成优选为Cu15P。在本发明中，所述铜镁中间合金的组成优选为Cu20Mg；所述铜硅中间合金的组成优选为Cu10Si；所述铜锰中间合金的组成优选为Cu30Mn；所述铜锶中间合金的组成优选为Cu20Sr。

在本发明中，所述熔炼的设备优选为工频感应炉。在本发明中，所述熔炼的温度优选为1250～1300℃，更优选为1260～1290℃。在本发明中，所述熔炼优选为将电解铜和电解镍熔化后，再向所得熔炼体系中加入其它合金原料。本发明通过熔炼，得到合金熔液。

在本发明中，所述铸造的温度优选为1150～1200℃，更优选为1160～1190℃。所述铸造前，本发明优选将所述合金熔液进行保温；所述保温的温度优选为铸造的温度，保温的时间优选为30min。

得到合金铸锭后，本发明将所述合金铸锭依次进行热轧、铣面、粗轧、第一退火、中轧、第二退火、中精轧、第一分级式退火、第一精轧、第二分级式退火、第二精轧和终退火，得到所述锡黄铜合金。

所述热轧前，本发明优选还包括将所述合金铸锭进行预热保温；所述预热保温的温度优选为800～950℃，更优选为820～930℃；预热保温的时间优选为4h。在本发明中，进行所述预热保温的设备优选为步进箱式炉。在本发明中，在本发明中，所述热轧的终轧温度优选为600～750℃，更优选为620～730℃。在本发明中，所述热轧的总变形率优选为80～95％，更优选为82～93％。在本发明中，所述热轧的道次优选为13～17道次，更优选为14～16道次；所述热轧中每道次的变形率优选为9～25％，更优选为12～22％。所述热轧后，本发明优选将所得热轧品进行急冷。本发明对所述急冷没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的急冷即可，具体的，如水冷。

本发明对所述铣面没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的铣面即可。本发明通过铣面，去除热轧所得热轧品表面的氧化和缺陷。

在本发明中，所述粗轧的总变形率优选为75～95％，更优选为77～93％。在本发明中，所述粗轧的道次优选为7～10道次，更优选为8～9道次；所述粗轧中每道次的变形率优选为15～32％，更优选为18～30％。

在本发明中，所述第一退火的保温温度优选为600～700℃，更优选为620～680℃；保温时间优选为4～8h，更优选为4.5～7.5h。在本发明中，进行所述第一退火的设备优选为钟罩式退火炉。所述第一退火后，本发明优选将所得第一退火合金进行第一酸洗。在本发明中，所述第一酸洗中的酸洗液优选包括硫酸；所述硫酸的质量百分浓度优选为3～8％。本发明对所述第一酸洗没有特殊限定，以能够去除表面油污及氧化为准。

在本发明中，所述中轧的总变形率为60～80％，更优选为65～75％。在本发明中，所述中轧的道次优选为4～6道次，更优选为5～6道次；所述中轧中每道次的变形率优选为15～32％，更优选为18～30％。

在本发明中，所述第二退火的保温温度优选为400～500℃，更优选为420～480℃；保温时间优选为4～8h，更优选为4.5～7.5h。在本发明中，进行所述第二退火的设备优选为钟罩式退火炉。所述第二退火后，本发明优选将所得第二退火合金进行第二酸洗。在本发明中，所述第二酸洗中的酸洗液优选包括硫酸；所述硫酸的质量百分浓度优选为3～8％。本发明对所述第二酸洗没有特殊限定，以能够去除表面油污及氧化为准。

在本发明中，所述中精轧的总变形率优选为40～60％，更优选为45～55％。在本发明中，所述中精轧的道次优选为3～5道次，更优选为4～5道次；所述中精轧中每道次的变形率优选为15～32％，更优选为18～30％。

在本发明中，所述第一分级式退火包括第11阶段退火和第12阶段退火，所述第11阶段退火的保温温度优选为275～375℃，更优选为300～350℃；保温时间优选为2～6h，更优选为2.5～5.5h；所述第12阶段退火的保温温度优选为350～450℃，更优选为375～425℃；保温时间优选为2～6h，更优选为2.5～5.5h。在本发明中，所述第一分级式退火中第12阶段退火的保温温度优选由第11阶段退火的保温温度升温得到；所述升温的速率优选为0.5～2.5℃/min，更优选为0.8～2℃/min，最优选为1℃/min。在本发明中，进行所述第一分级式退火的设备优选为钟罩式退火炉。在本发明中，所述第一分级式退火有利于消除前工序因完全软化退火带来的粗大组织，形成较为细小晶粒组织，并促进沉淀相析出。

所述第一分级式退火后，本发明优选将所得第一分级式退火合金进行第三酸洗。在本发明中，所述第三酸洗中的酸洗液优选包括硫酸；所述硫酸的质量百分浓度优选为3～8％。本发明对所述第三酸洗没有特殊限定，以能够去除表面油污及氧化为准。

在本发明中，所述第一精轧的总变形率优选为30～50％，更优选为35～45％。在本发明中，所述第一精轧的道次优选为2～5道次，更优选为3～4道次；所述第一精轧中每道次的变形率优选为12～32％，更优选为18～30％。

在本发明中，所述第二分级式退火包括第21阶段退火和第22阶段退火，所述第21阶段退火的保温温度优选为250～350℃，更优选为275～325℃；保温时间优选为2～6h，更优选为2.5～5.5h；所述第22阶段退火的保温温度优选为330～450℃，更优选为345～435℃；保温时间优选为2～6h，更优选为2.5～5.5h。在本发明中，所述第二分级式退火中第22阶段退火的保温温度优选由第21阶段退火的保温温度升温得到；所述升温的速率优选为0.5～2.5℃/min，更优选为1～2℃/min，最优选为1.5℃/min。在本发明中，进行所述第二分级式退火的设备优选为钟罩式退火炉。在本发明中，所述第二分级式退火有利于稳定细小晶粒组织，使晶粒尺寸更小且更加均匀。

在本发明中，所述第二精轧的总变形率优选为10～40％，更优选为15～35％。在本发明中，所述第二精轧的道次优选为1～3道次，更优选为2～3道次，最优选为2道次；所述第二精轧中每道次的变形率优选为10～32％，更优选为12～30％。

在本发明中，所述终退火的保温温度优选为200～300℃，更优选为220～280℃；保温时间优选为4～8h，更优选为5～7h。在本发明中，进行所述终退火的设备优选为钟罩式退火炉。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的锡黄铜合金及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜镁中间合金、铜硅中间合金、纯锡和纯锌，于1300℃保温至合金原料完全熔化后，于1200℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于950℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在750℃，热轧总变形率为92％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为80％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于700℃保温4h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为70％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于500℃保温4h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为50％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于375℃保温6h后以1℃/min的速率升温至450℃后，于450℃保温2h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为50％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于350℃保温2h后，以1℃/min的速率升温至420℃，于420℃保温2h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为18％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于290℃保温8h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

实施例2

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜镁中间合金、铜锰中间合金、纯锡和纯锌，于1250℃保温至合金原料完全熔化后，于1150℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于800℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在600℃，热轧总变形率为90％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为75％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于600℃保温8h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为60％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于400℃保温8h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为40％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于275℃保温2h后以1.5℃/min的速率升温至350℃后，于350℃保温6h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为30％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于250℃保温6h后，以1.5℃/min的速率升温至340℃，于340℃保温6h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为20％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于270℃保温4h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

实施例3

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜锶中间合金、铜硅中间合金、纯锡和纯锌，于1270℃保温至合金原料完全熔化后，于1170℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于850℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在650℃，热轧总变形率为88％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为85％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于650℃保温6h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为70％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于450℃保温6h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为50％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于300℃保温4h后以2℃/min的速率升温至400℃后，于400℃保温4h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为40％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于300℃保温4h后，以2℃/min的速率升温至400℃，于400℃保温4h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为25％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于250℃保温6h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

实施例4

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜锰中间合金、铜锶中间合金、纯锡和纯锌，于1270℃保温至合金原料完全熔化后，于1200℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于900℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在700℃，热轧总变形率为93％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为80％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于650℃保温8h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为75％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于475℃保温6h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为40％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于350℃保温4h后以1℃/min的速率升温至420℃后，于420℃保温4h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为40％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于350℃保温4h后，以1℃/min的速率升温至420℃，于420℃保温4h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为20％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于275℃保温5h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

实施例5

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜镁中间合金、铜锰中间合金、纯锡和纯锌，于1250℃保温至合金原料完全熔化后，于1200℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于925℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在720℃，热轧总变形率为88％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为85％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于600℃保温8h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为70％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于450℃保温6h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为50％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于350℃保温4h后以1.5℃/min的速率升温至450℃后，于450℃保温6h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为50％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于300℃保温3h后，以1℃/min的速率升温至420℃，于420℃保温4h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为35％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于280℃保温6h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

实施例6

按照表1进行合金原料的配料，在工频感应炉中加入电解铜和电解镍，待以上材料均熔化后，向所得熔炼体系中加入铜磷中间合金、铜铁中间合金、铜锶中间合金、铜硅中间合金、纯锡和纯锌，于1250℃保温至合金原料完全熔化后，于1200℃保温30min后浇铸，得到合金铸锭；

将所得合金铸锭置于步进箱式炉中，于900℃保温4h后进行热轧，终轧温度控制在650℃，热轧总变形率为93％，进行水冷至室温后铣面；将铣面后的合金进行粗轧，粗轧总加工率为80％；将粗轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于650℃保温6h进行第一退火，将所得的第一退火合金酸洗后，进行中轧，其中，中轧的总变形量为60％；将中轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于450℃保温8h进行第二退火，将所得的第二退火合金酸洗后，进行中精轧，其中，中精轧的总变形量为60％；将中精轧后的合金置于钟罩式退火炉中，于300℃保温4h后以1℃/min的速率升温至400℃后，于400℃保温6h进行第一分级式退火，将所得的第一分级式退火合金进行酸洗后，进行第一精轧，其中第一精轧的总变形量为40％；将第一精轧所得的合金置于钟罩式退火炉中，于330℃保温3h后，以1℃/min的速率升温至400℃，于400℃保温4h进行第二分级式退火，将所得的第二分级式退火合金进行酸洗后，进行第二精轧，其中，第二精轧的总变形量为30％；将第二精轧所得的合金带材置于钟罩式退火炉中，于250℃保温6h进行终退火，得到所述锡黄铜合金。

对比例1

对比例1提供的牌号QSn6.5-0.1青铜的制备流程如下：

按表1进行合金原料的配料，于1250℃将合金原料熔化后，采用水平连铸方法在1220℃下进行铸造，得到厚度为15.5mm的带坯；

将所得带坯置于罩式炉中，以1.8℃/min的速率升温至660℃后，于660℃保温9h进行均匀化退火，退火结束后转铣面并铣面至14mm厚，得到铣面料；将所得铣面料经变形率约78.5％的粗轧，轧制至厚度为3.0mm，然后以1.5℃/min的速率升温至550℃，于550℃保温6h进行第一软化退火，清洗，得到第一软化退火料；将所得第一软化退火料经变形率为66％的粗中轧，轧制至厚度为1.0mm后，以1.5℃/min的速率升温至510℃，并于510℃保温6h进行第二软化退火，清洗，得到第二软化退火料；将所得第二软化退火料经变形率为55％的中轧，轧制至厚度为0.45mm后，以1.5℃/min的速率升温至460℃，并于460℃保温5.5h进行第三软化退火，清洗，得到第三软化退火料；将所得第三软化退火料经变形率为51％的第一精轧，轧制至厚度为0.22mm后，以1.5℃/min的速率升温至400℃，并于400℃保温5h进行第四软化退火，清洗，得到第四软化退火料；将所得第四软化退火料经变形率为32％的第二精轧，轧制至厚度为0.15mm后，以1℃/min的速率升温至230℃，并于230℃保温3.5h进行应力退火，清洗，得到QSn6.5-0.1青铜。

表1实施例1～6和对比例1的元素组成(wt.％)

注：表1中的“/”表示无此元素。

对比例2

市售C2600黄铜合金，成分符合GB/T 5231-2012中H70牌号要求。

对实施例1～6所得的锡黄铜合金进行微观结构观测，测试结果见表2。

表2实施例1～6所得的锡黄铜合金进行微观结构测试结果

由表2可见，本发明提供的锡黄铜合金平均晶粒尺寸为2～5μm，晶粒细小；所述锡黄铜合金中Cube织构为5～10vol.％，Brass织构为5～10vol.％，Copper织构为40～60vol.％，S织构为20～40vol.％。

依据GB/T 34505-2017，对实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例1的锡磷青铜合金进行抗拉强度、屈服强度和伸长率性能测试；依据GB/T 3048.2-2007，对实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例1的锡磷青铜合金进行导电率测试；依据GB/T 39152-2020，对实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例1的锡磷青铜合金进行抗应力松弛性测试，测试结果见表3。

表3实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例1的锡磷青铜合金的性能

由表3可见，本发明提供的锡黄铜合金的抗拉强度为560～720MPa，屈服强度为520～680MPa，伸长率为1～15％，150℃下1000h的抗应力松弛率为70～80％，带材横截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为0.5，纵截面方向经90°折弯不出现裂纹的R/T最小值为1.5，具有良好的力学性能；导电率为22～27％IACS，具有优良的导电性能。

依据GB/T 10119-2008，对实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例2的黄铜合金进行脱锌腐蚀测试，测试结果见表4。

表4实施例1～6所得的锡黄铜合金和对比例2的黄铜合金脱锌腐蚀测试结果

由表4可见，与普通黄铜C2600相比，本发明提供的锡黄铜合金脱锌比例<10％，且仅有局部沿晶脱锌，具有显著的耐腐蚀性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种锡黄铜合金，其特征在于，由以下质量百分含量的元素组成：

Ni 0.25~0.50%，Fe 0.15~0.50%，P 0.02~0.08%，Sn 0.3~1.5%，Cu 64~80%，Zn为余量；

还含有加强元素，所述加强元素为Mg、Si、Mn和Sr中的两种；

所述加强元素中任意一种元素的质量百分含量独立地为锡黄铜合金的0.005~0.01%；

所述锡黄铜合金中Cube织构为5~10vol.%，Brass织构为5~10vol.%，Copper织构为40~60vol.%，S织构为20~40vol.%；

所述锡黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；

将所述合金铸锭依次进行热轧、铣面、粗轧、第一退火、中轧、第二退火、中精轧、第一分级式退火、第一精轧、第二分级式退火、第二精轧和终退火，得到所述锡黄铜合金；

所述热轧前还包括：将所述合金铸锭进行预热保温；所述预热保温的温度为800~950℃，预热保温的时间为4h；所述热轧的终轧温度为600~750℃；所述热轧的总变形率为80~95%；

所述中精轧的总变形率为40~60%；所述第一分级式退火包括第11阶段退火和第12阶段退火，所述第11阶段退火的保温温度为275~375℃，保温时间为2~6h；所述第12阶段退火的保温温度为350~450℃，保温时间为2~6h；

所述第一精轧的总变形率为30~50%；所述第二分级式退火包括第21阶段退火和第22阶段退火，所述第21阶段退火的保温温度为250~350℃，保温时间为2~6h；所述第22阶段退火的保温温度为330~450℃，保温时间为2~6h。

2.权利要求1所述锡黄铜合金的制备方法，包括以下步骤：

将合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粗轧的总变形率为75~95%；所述第一退火的保温温度为600~700℃，保温时间为4~8h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中轧的总变形率为60~80%；所述第二退火的保温温度为400~500℃，保温时间为4~8h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二精轧的总变形率为10~40%；所述终退火的保温温度为200~300℃，保温时间为4~8h。