CN115198137B - 手机镜头用高性能铋黄铜合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了手机镜头用高性能铋黄铜合金材料，本方案中优选材料组分及比例关系，加入铝、锡等改善铋的析出态，促使铋呈球状化且点状分布在晶界，与镁等配合提高切削性能，以硼、稀土元素等细化晶粒附带提升耐腐蚀性。通过浇铸急冷工艺辅助减少偏析现象并强化弥散分布，通过热挤压、冷拔变形及退火处理协同调控提升组织内铋相分布的均匀性，有助提高切削性能、机械性能以及降低材料成品后的表面粗糙度，避免染黑处理后出现毛边、染色不均等现象，加工精度高，适合用在手机镜头领域。

Description

手机镜头用高性能铋黄铜合金材料
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及手机镜头用高性能铋黄铜合金材料。
背景技术
5G光学模块是5G光学摄像的关键部件，提供高精度光学分辨，是高附加值产品，5G光学模块用材料要求小尺寸、高精度、高性能，以应对多功能化、小型化发展。目前5G光学模块用铜合金主要用于镜头垫片的生产，对性能要求强度良好、易切削、加工精度高等。
目前，国内用于镜头垫片生产的铋黄铜合金原料基本采购自国外，成本高昂。国内关于铋黄铜的研发起步较晚，公开资料如北京有色研究院研发的无铅镁铋黄铜合金，授权公告号为CN101289714B，以及宁波博威基团有限公司开发的锑铋黄铜合金，授权公告号为CN1329539C，上述改进合金材料虽涉及切削性能、抗拉强度等的改进，但国内铋黄铜合金材料在制备成镜头垫片时常出现的问题如染黑后出现毛边、着色不均等，加工精度远不能达到需求，该方面的改进国内基本处于空白状态。
对此，本司立项以研发铋黄铜合金以需求突破。
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：
本申请文件公开手机镜头用高性能铋黄铜合金材料，包括以下制备步骤：
第一、熔铸，将各原料混合熔融，并以稀土细化剂进行处理，检测并调整组分为：Cu58-62％、Bi0.4-0.8％、Al0.3-0.6％、Mg0.1-0.2％、Sn0.6-0.9％、B0.02-0.05％、RE0.2-0.5％，余量为Zn及不可避免的杂质；
第二、浇铸急冷处理；
第三、热挤压处理，挤压温度大于730℃，挤压比大于10；
第四、冷拔处理，变形量：15-25％；
第五、退火处理，退火温度变化：320±5℃升至380±5℃；从380±5℃降温至330-360℃保温并循环处理多次。
本方案中优选材料组分及比例关系，加入铝、锡等改善铋的析出态，促使铋呈球状化且点状分布在晶界，与镁等配合提高切削性能，以硼、稀土元素等细化晶粒附带提升耐腐蚀性。通过浇铸急冷工艺辅助减少偏析现象并强化弥散分布，通过热挤压、冷拔变形及退火处理协同调控提升组织内铋相分布的均匀性，有助提高切削性能、机械性能以及降低材料成品后的表面粗糙度，避免染黑处理后出现毛边、染色不均等现象，加工精度高，适合用在手机镜头领域。
进一步，在熔铸步骤中，先将铜原料熔化，之后依次加入Zn、Al、Mg、Bi、Sn、B，之后加入稀土细化剂，稀土细化剂按照损耗10％的量加入，直接以原料加入，摒弃了中间合金的加入方式，有助准确控制组分含量，提高效率。
进一步，在浇铸急冷处理过程中降温速度在50-80℃/s，降至常温状态，限定急冷降温速度，有助进一步细化晶粒，提高合金元素在铜中的固溶度。
进一步，在热挤压处理过程中挤压比在14-18，挤压温度在750-800℃。
进一步，在冷拔处理过程中，变形量为18-20％；在退火处理中，退火温度变化：在15min内升温至320℃，之后保温5min，在10min内从320℃升至380℃；在5min内从380℃降温至350℃并保温5min，并循环处理两次，之后将温度升至380℃保温5min后在20min内降温至常温状态。通过热挤压参数、变形量及退火处理协同调控改变材料的组织形态、铋相分布等，有助提高切削性能，降低后续成品的表面粗糙度，减少染黑毛边现象等。
进一步，RE为Ce，经试验，铈对颗粒细化作用突出。
进一步，调整组分为：Cu58-62％、Bi0.5-0.7％、Al0.4-0.55％、Mg0.1-0.2％、Sn0.7-0.8％、B0.03-0.04％、RE0.3-0.4％，余量为Zn及不可避免的杂质，优选组分比例。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明改进材料配方及工艺等，促使铋黄铜的组织结构、晶相分布等大幅改变，切削性能及加工精度等提升，有助提高后续材料成型产品的成品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是垫片染黑后精度对比图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
对于材料熔铸而言，本申请优选了材料的加入顺序，置于熔铸过程其他参数等依据常规即可，此不做特殊限定。
以下实施例中的制备流程选用及材料组分比例如表1所示。
制备方法一
第一、熔铸，将电解铜置于中频感应炉中熔化，之后依次加入Zn、Al、Mg、Bi、Sn、B，然后加入稀土细化剂(选用Ce)，稀土细化剂按照损耗10％的量加入，搅拌捞渣，取样检测并调整组分如表1所示。
第二、浇铸急冷处理，降温速度在60℃/s，降至常温状态。
第三、热挤压处理，挤压温度750℃，挤压比15。
第四、冷拔处理，变形量：18％。
第五、退火处理，退火温度变化：在15min内升温至320℃，之后保温5min，在10min内从320℃升至380℃；在5min内从380℃降温至350℃并保温5min，并循环处理两次，之后将温度升至380℃保温5min后在20min内降温至常温状态。
制备方法二
第一、熔铸，将电解铜置于中频感应炉中熔化，之后依次加入Zn、Al、Mg、Bi、Sn、B，然后加入稀土细化剂(选用Ce)，稀土细化剂按照损耗10％的量加入，搅拌捞渣，取样检测并调整组分如表1所示。
第二、浇铸急冷处理，降温速度在60℃/s，降至常温状态。
第三、热挤压处理，挤压温度750℃，挤压比15。
第四、冷拔处理，变形量：18％。
第五、退火处理，退火温度变化：在380℃下保温1h，之后自然降温至常温状态。
制备方法三
第一、熔铸，将电解铜置于中频感应炉中熔化，之后依次加入Zn、Al、Mg、Bi、Sn、B，然后加入稀土细化剂(选用Ce)，稀土细化剂按照损耗10％的量加入，搅拌捞渣，取样检测并调整组分如表1所示。
第二、浇铸急冷处理，降温速度在60℃/s，降至常温状态。
第三、热挤压处理，挤压温度700℃，挤压比9。
第四、冷拔处理，变形量：12％。
第五、退火处理，退火温度变化：在15min内升温至320℃，之后保温5min，在10min内从320℃升至380℃；在5min内从380℃降温至350℃并保温5min，并循环处理两次，之后将温度升至380℃保温5min后在20min内降温至常温状态。
表1
Figure BDA0003742571740000031
Figure BDA0003742571740000041
注：其中铅含量均小于0.008％。
对上述材料的性能依据标准进行检测，如表2所示：
表2
Figure BDA0003742571740000042
从表2可以看出，本方案中切削性能等优异，此外根据后续测量得出实施例1、实施例2、实施例3中材料的导电率均大于20。
本司将上述实施例及对比例的材料制备成手机镜头用垫片，经常规切削及抛光、染黑后对垫片进行检测，发现实施例1、实施例2、实施例3中表面粗糙度Ra均低于0.08μm，对比例1-4中表面粗糙度均大于1μm，在相同产品制备工艺下，表面粗糙度相差巨大。
此外，在染黑后的观测中发现，实施例1-3中材料制备的产品无毛边现象，着色均匀，但对比例1-4中材料制备的产品均存在毛边现象，着色不均等，着色不均因表面粗糙度等影响，如图1所示，其为实施例3中材料制备产品与对比例1中材料制备产品的对比图，可以看出左侧的对比例产品毛刺现象严重，将检测毛刺＞1μm，且着色不均，加工精度远达不到要求，但实施例产品在染黑精度方面表现优异。
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 (3)

1.手机镜头用高性能铋黄铜合金材料，其特征在于，包括以下制备步骤：
第一、熔铸，将各原料混合熔融，并以稀土细化剂进行处理，检测并调整组分为：Cu58-62％、Bi0.4-0.8％、Al0.3-0.6％、Mg0.1-0.2％、Sn0.6-0.9％、B0.02-0.05％、RE0.2-0.5％，余量为Zn及不可避免的杂质；
第二、浇铸急冷处理；
第三、热挤压处理，挤压温度大于730℃，挤压比大于10；
第四、冷拔处理，变形量：15-25％；
第五、退火处理，退火温度变化：320±5℃升至380±5℃；从380±5℃降温至330-360℃保温并循环处理多次；
在熔铸步骤中，先将铜原料熔化，之后依次加入Zn、Al、Mg、Bi、Sn、B，之后加入稀土细化剂，稀土细化剂按照损耗10％的量加入；
在浇铸急冷处理过程中降温速度在50-80℃/s，降至常温状态；
在热挤压处理过程中挤压比在14-18，挤压温度在750-800℃；
RE为Ce。
2.如权利要求1所述的手机镜头用高性能铋黄铜合金材料，其特征在于：在冷拔处理过程中，变形量为18-20％；在退火处理中，退火温度变化：在15min内升温至320℃，之后保温5min，在10min内从320℃升至380℃；在5min内从380℃降温至350℃并保温5min，并循环处理两次，之后将温度升至380℃保温5min后在20min内降温至常温状态。
3.如权利要求1所述的手机镜头用高性能铋黄铜合金材料，其特征在于：调整组分为：Cu58-62％、Bi0.5-0.7％、Al0.4-0.55％、Mg0.1-0.2％、Sn0.7-0.8％、B0.03-0.04％、RE0.3-0.4％，余量为Zn及不可避免的杂质。
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