CN114990377B - 一种电连接器用高强高导铁青铜合金 - Google Patents

一种电连接器用高强高导铁青铜合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电连接器用高强高导铁青铜合金及制备方法，合金包括以下质量比组分：Fe2.18‑2.22％、Zn0.8‑0.11％、P0.024‑0.026％、Mg0.006‑0.008％、Cr0.004‑0.006％、La0.001‑0.0014％、Ce0.002‑0.0022％，余量为Cu，本方案中经过大量实验探索出铁、锌、磷等与镁、铬及稀土元素的配合量比，在该组分量比关系下配合热轧铸锭、固溶处理、二次时效、三次冷轧的处理工序，铁青铜合金的抗拉强度、电导率等大幅提升。

Description

一种电连接器用高强高导铁青铜合金
技术领域
本发明涉及合金技术领域，具体涉及一种电连接器用高强高导铁青铜合金。
背景技术
C194-铜合金有较高的强度和导电性，适合于对导电性能和强度要求较高的场合。广泛应用于断路器元件、接触弹簧、电气用夹具、弹簧和端子、挠性软管、保险丝夹、垫圈、插头、柳钉、冷凝器焊管、集成电路引线框架、电缆屏蔽等。
在市场需求下，众多企业对常规的C194合金进行改进，但根据现有的报道来看，众多方案或实验等效果及理论差异较大，C194主体成分及附加组分的微量变化即会造成后续配套轧制、固溶等处理的不同，进而导致性能出现差异，如苏州有色金属院的向朝建等人发表期刊，其在C194合金的主体成分中加入镁、铬及稀土元素，但其并对镁、铬及稀土元素的添加量做了保密处理，从其效果来看，其导电率在65以上，抗拉强度在550MPa以上，在导电率方面低于国外在售产品。
总体来说，国内制备的C194合金在导电率、强度等方面大幅度低于国外在售产品，需改进。
发明内容
为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：
本申请文件公开一种电连接器用高强高导铁青铜合金，包括以下质量比组分：
Fe2.18-2.22％、Zn0.8-0.11％、P0.024-0.026％、Mg0.006-0.008％、Cr0.004-0.006％、La0.001-0.0014％、Ce0.002-0.0022％，余量为Cu。
本方案中经过大量实验探索出铁、锌、磷等与镁、铬及稀土元素的配合量比，在该组分量比关系下，铁青铜合金的抗拉强度、电导率等大幅提升。
其中微量镁的加入有助铜的脱氧，且提高合金溶体的流动性，改善热加工性能。
稀土元素有脱氧、去氢及去除有害杂质的作用，例如稀土元素形成氧化物或氢化物，以及经结合形成难熔的二元、三元化合物等，以随熔渣排出。
铬元素有助抑制金晶粒胀大，阻止合金再结晶的发生，提高合金耐热性等。
优选，Fe2.20％、Zn0.1％、P0.025％、Mg0.007％、Cr0.005％、La0.0011％、Ce0.0021％，余量为Cu，性能优异。
本申请第二方面提供一种电连接器用高强高导铁青铜合金的制备方法，包括以下步骤
第一、将Cu、Fe、P、Mg、Cr、La、Ce熔融铸锭，铸锭组分：Fe2.18-2.22％、Zn0.8-0.11％、P0.024-0.026％、Mg0.006-0.008％、Cr0.004-0.006％、La0.001-0.0014％、Ce0.002-0.0022％，余量为Cu；
第二、将铸锭进行热轧至板坯厚度在10-14mm，开轧温度在900-920℃，终轧温度在720-730℃；
第三、将热轧后板材进行固溶处理，温度860-880℃，保温40-60min；
第四、将固溶处理后板材水淬后进行一次冷轧，轧制厚度在7-8mm，之后进行一次时效处理，时效温度440-460℃，时效时间1.5-2.5h，之后进行二次冷轧，轧制厚度在3-4mm，之后进行二次时效处理，时效温度460-480℃，时效时间3-4h，之后进行三次冷轧，轧制厚度在0.5-1.5mm。
本制备方案中采用热轧铸锭、固溶处理配合二次时效、三次冷轧的处理工序，配合上述组分比例，成型的青铜合金性能再度提升。
进一步，在步骤一中，以中频感应炉熔炼合金，将熔融液浇铸在石墨结晶器中形成铸锭，其中Cu以电解铜Wie原料，Fe、P、Cr以中间合金的形式加入，Mg、La、Ce、Zn以单质形式加入。
进一步，在冷轧前进行铣面处理。
进一步，时效时以氮气保护，时效后酸洗。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明探索出了C194青铜合金与微量组分镁、铬、稀土元素等配合比例，配合特定的制备工艺，成型的铜合金在抗拉强度、电导率方便大幅度提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种电连接器用高强高导铁青铜合金的制备方法，包括以下步骤：
第一、向中频感应炉中加入各组分，其中Cu以电解铜为原料加入，Fe、P、Cr等以中间合金的形式加入，Mg、La、Ce、Zn等以单质的形式加入，精炼后，搅拌均匀，取样分析确定成分为：Fe2.18％、Zn0.8％、P0.024％、Mg0.006％、Cr0.004％、La0.001％、Ce0.002％，余量为Cu，之后将铜液倒至石墨结晶器中冷却处理形成铸锭。对于精炼及熔融温度等依据常规即可。
第二、将铸锭以电动轧机进行热轧，开轧温度在900±3℃，终轧温度在720±3℃，热轧至板坯厚度为12mm。
第三、将热轧后板材进行固溶处理，固溶温度860±3℃，保温50min。
第四、将固溶处理后板材经水淬、铣面后进行一次冷轧，轧制厚度在7mm；
一次时效处理，时效温度445±3℃，时效时间1.5h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
二次冷轧处理，轧制厚度在3mm；
二次时效处理，时效温度465±3℃，时效时间3h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
三次冷轧，轧制厚度在1mm。
实施例2
一种电连接器用高强高导铁青铜合金的制备方法，包括以下步骤：
第一、向中频感应炉中加入各组分，其中Cu以电解铜为原料加入，Fe、P、Cr等以中间合金的形式加入，Mg、La、Ce、Zn等以单质的形式加入，精炼后，搅拌均匀，取样分析确定成分为：Fe2.20％、Zn0.1％、P0.025％、Mg0.007％、Cr0.005％、La0.0011％、Ce0.0021％，余量为Cu，之后将铜液倒至石墨结晶器中冷却处理形成铸锭。对于精炼及熔融温度等依据常规即可。
第二、将铸锭以电动轧机进行热轧，开轧温度在910±3℃，终轧温度在725±3℃，热轧至板坯厚度为12mm。
第三、将热轧后板材进行固溶处理，固溶温度870±3℃，保温50min。
第四、将固溶处理后板材经水淬、铣面后进行一次冷轧，轧制厚度在7mm；
一次时效处理，时效温度455±3℃，时效时间1.5h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
二次冷轧处理，轧制厚度在3mm；
二次时效处理，时效温度475±3℃，时效时间3h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
三次冷轧，轧制厚度在1mm。
实施例3
一种电连接器用高强高导铁青铜合金的制备方法，包括以下步骤：
第一、向中频感应炉中加入各组分，其中Cu以电解铜为原料加入，Fe、P、Cr等以中间合金的形式加入，Mg、La、Ce、Zn等以单质的形式加入，精炼后，搅拌均匀，取样分析确定成分为：Fe2.22％、Zn0.11％、P 0.026％、Mg0.008％、Cr0.006％、La0.0014％、Ce0.0022％，余量为Cu，之后将铜液倒至石墨结晶器中冷却处理形成铸锭。对于精炼及熔融温度等依据常规即可。
第二、将铸锭以电动轧机进行热轧，开轧温度在910±3℃，终轧温度在725±3℃，热轧至板坯厚度为12mm。
第三、将热轧后板材进行固溶处理，固溶温度870±3℃，保温50min。
第四、将固溶处理后板材经水淬、铣面后进行一次冷轧，轧制厚度在7mm；
一次时效处理，时效温度455±3℃，时效时间1.5h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
二次冷轧处理，轧制厚度在3mm；
二次时效处理，时效温度475±3℃，时效时间3h，以氮气保护，时效处理后以25％硫酸酸洗；
三次冷轧，轧制厚度在1mm。
对比例1
与实施例2的区别在于：Mg0.01％。
对比例2
与实施例2的区别在于：Mg0.003％。
对比例3
与实施例2的区别在于：二次冷轧处理，二次时效处理，三次冷轧处理均取消。
对上述制备的铜合金进行性能的检测，如下表所示：
案例 抗拉强度MPa 电导率IACS 硬度Hv
实施例1 543.6 72.3％ 151.7
实施例2 558.2 74.2％ 152.3
实施例3 544.5 71.9％ 149.6
对比例1 501.4 62.3％ 142.4
对比例2 496.2 61.1％ 144.6
对比例3 516 63.2％ 143.6
常规C194 460 50％ 140
可以看出，本方案成型的铜合金在抗拉强度、电导率及硬度上均表现优异，配方组分及制备工艺的结合下，性能提升幅度大。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电连接器用高强高导铁青铜合金，其特征在于，包括以下质量比组分：Fe2.18-2.22%、Zn0.8-0.11%、P0.024-0.026%、Mg0.006-0.008%、Cr0.004-0.006%、La0.001-0.0014%、Ce0.002-0.0022%，余量为 Cu；
一种电连接器用高强高导铁青铜合金的制备方法，包括以下步骤
第一、将 Cu、Fe、Zn、P、Mg、Cr、La、Ce 熔融铸锭，铸锭组分：Fe2.18-2.22%、Zn0.8-0.11%、P0.024-0.026%、Mg0.006-0.008%、Cr0.004-0.006%、La0.001-0.0014%、Ce0.002-0.0022%，余量为 Cu；
第二、将铸锭进行热轧至板坯厚度在 10-14mm，开轧温度在900-920℃，终轧温度在720-730℃；
第三、将热轧后板材进行固溶处理，温度 860-880℃，保温 40-60min；
第四、将固溶处理后板材水淬后进行一次冷轧，轧制厚度在 7-8mm，之后进行一次时效处理，时效温度 440-460℃，时效时间 1.5-2.5h，之后进行二次冷轧，轧制厚度在 3-4mm，之后进行二次时效处理，时效温度 460-480℃，时效时间 3-4h，之后进行三次冷轧，轧制厚度在 0.5-1.5mm；
在步骤一中，以中频感应炉熔炼合金，将熔融液浇铸在石墨结晶器中形成铸锭，其中Cu以电解铜为原料，Fe、P、Cr 以中间合金的形式加入，Mg、La、Ce、Zn 以单质形式加入；
时效时以氮气保护，时效后酸洗。
2.如权利要求 1 所述的一种电连接器用高强高导铁青铜合金，其特征在于：在冷轧前进行铣面处理。
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