CN115896536A - 一种锡锌铜合金及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锡锌铜合金及其制备方法和应用,属于铜基多元复杂材料技术领域。本发明提供了一种锡锌铜合金,包括以下质量百分数的元素:锡1.5~2.0%,0<磷<0.15%,0<镍<1.2%,锌3.5~5.0%,余量为铜和不可避免的杂质。本发明通过对元素成分的范围控制,严格把锡、锌、磷、镍元素成分含量、机械性能控制,确保铜的元素含量大于93.5wt%,并把其他杂质成分控制在0.2wt%以下,有效的保证了产品导电率IACS在30%以上,提高了导电率。且本发明的锡锌铜合金的温升低,能够降低能源消耗,起到节能增效目的。
Description
技术领域
本发明涉及铜基多元复杂材料技术领域,尤其涉及一种锡锌铜合金及其制备方法和应用。
背景技术
锡磷镍铜基合金具有强度高、弹性高、耐磨性能好、耐腐蚀性能好等优秀品质,其带材和其他制品、零部件机构具有良好的导电、导热性能以及有意的弹性和抗疲劳性能,其应用范围十分广泛,遍及现代科技宇航、航空、航海、电子、电讯、原子能、仪表、建筑、民用等众多领域,随着人类社会的进步,这些领域的发展对此类材料的需求日趋增。
传统的锡磷镍铜基多元复杂合金材料导电率IACS只有16%,制作的电器开关插座元件存在导电率低的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种锡锌铜合金及其制备方法和应用。本发明提供的锡锌铜合金导电率高。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种锡锌铜合金,包括以下质量百分数的元素:锡1.5~2.0%,0<磷<0.15%,0<镍<1.2%,锌3.5~5.0%,余量为铜和不可避免的杂质。
优选地,所述杂质包括Pb、Fe、Bi、Al、Si、Sb、S、As、Cr、Cd、Mg和Mn中的一种或多种。
优选地,所述锡锌铜合金中杂质的质量百分数<0.2%。
优选地,所述锡锌铜合金的抗拉强度为490~520N/mm2,延伸率为10~20%,维氏硬度为150~175,导电率IACS>30%。
优选地,所述锡锌铜合金中锡的质量百分数为1.623%,磷的质量百分数为0.12%,镍的质量百分数为0.226%,铅的质量百分数为0.0076%,铁的质量百分数为0.0428%,锌的质量百分数为4.1%,铋的质量百分数为0.0015%,硅的质量百分数为0.0035%,锑的质量百分数为0.0037%,砷的质量百分数为0.002%,镁的质量百分数为0.00014%,铜的质量百分数为93.8%。
本发明还提供了上述技术方案所述的锡锌铜合金的制备方法,包括以下步骤:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到所述锡锌铜合金。
优选地,所述中间退火的温度为598~603℃,时间为5h。
优选地,所述再次退火的温度为458~463℃,时间为4.5h。
优选地,所述预精轧的总加工率为63%,轧制道次为3次。
本发明还提供了上述技术方案所述的锡锌铜合金或上述技术方案所述的制备方法制备得到的锡锌铜合金在制备电器产品中的应用。
本发明提供了一种锡锌铜合金,包括以下质量百分数的元素:锡1.5~2.0%,0<磷<0.15%,0<镍<1.2%,锌3.5~5.0%,余量为铜和不可避免的杂质。
本发明通过对元素成分的范围控制,严格把锡、锌、磷、镍元素成分含量、机械能控制,确保铜的元素含量大于93.5wt%,并把其他杂质成分控制在0.2wt%以下,有效的保证了产品导电率IACS在30%以上,提高了导电率。且本发明的锡锌铜合金的温升低,能够降低能源消耗,起到节能增效目的。
本发明还提供了上述技术方案所述的锡锌铜合金的制备方法,本发明的加工工艺减少至二道退火,制备方法生产周期短,生产周期缩短1~2天,降低了成本,提高了效率。
具体实施方式
本发明提供了一种锡锌铜合金,包括以下质量百分数的元素:锡1.5~2.0%,0<磷<0.15%,0<镍<1.2%,锌3.5~5.0%,余量为铜和不可避免的杂质。
本发明提供的锡锌铜合金中锡元素的质量百分数优选为1.6~1.8%。在本发明中,所述锡元素的作用是提高合金弹性,增加合金延展性。
本发明提供的锡锌铜合金中磷元素的质量百分数优选为0.01~0.13%。在本发明中,所述磷元素的作用是脱氧,增加铸造过程中合金液的流动性,改善铸造组织。
本发明提供的锡锌铜合金中镍元素的质量百分数优选为0.1~0.5%。在本发明中,所述镍元素的作用是提高合金材料的机械性能,满足物理性能需要。
本发明提供的锡锌铜合金中锡元素的质量百分数优选为4~4.5%。在本发明中,所述锌元素的作用是减少锡的反偏析缺陷,改善铸造组织。
本发明提供的锡锌铜合金中铜元素的质量百分数优选为大于93.5%。
在本发明中,所述杂质优选包括Pb、Fe、Bi、Al、Si、Sb、S、As、Cr、Cd、Mg和Mn中的一种或多种。
在本发明中,所述锡锌铜合金中杂质的质量百分数优选<0.2%。
在本发明中,所述锡锌铜合金的抗拉强度优选为490~520N/mm2,延伸率优选为10~20%,维氏硬度优选为150~175,导电率IACS优选>30%。
在本发明中,所述锡锌铜合金中锡的质量百分数优选为1.623%,磷的质量百分数优选为0.12%,镍的质量百分数优选为0.226%,铅的质量百分数优选为0.0076%,铁的质量百分数优选为0.0428%,锌的质量百分数优选为4.1%,铋的质量百分数优选为0.0015%,硅的质量百分数优选为0.0035%,锑的质量百分数优选为0.0037%,砷的质量百分数优选为0.002%,镁的质量百分数优选为0.00014%,铜的质量百分数优选为93.8%。
本发明还提供了上述技术方案所述的锡锌铜合金的制备方法,包括以下步骤:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到所述锡锌铜合金。
在本发明中,所述粗轧的总加工率优选为86%,优选包括以下步骤:来料厚度14.6mm经过6道次轧制轧到2.0mm,上小卷筒打卷,要求表面无划伤、裂纹、起皮。
在本发明中,所述中间退火的温度优选为598~603℃,更优选为599~600℃,时间优选为5h。
在本发明中,所述再次退火的温度优选为458~463℃,更优选为460℃,时间优选为4.5h。
在本发明中,所述预精轧的总加工率优选为63%,优选包括以下步骤:来料厚度2.0mm经过600℃保温5h,冷却至90℃以下出炉,经过3道次轧制,使厚度达到留底尺寸,要求产品表面无划伤、裂纹、起皮等缺陷,板型要平整。
本发明还提供了上述技术方案所述的锡锌铜合金或上述技术方案所述的制备方法制备得到的锡锌铜合金在制备电器产品中的应用。
本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明,下面结合实例对本发明提供的锡锌铜合金及其制备方法和应用进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种锡锌铜合金,产品牌号HSn92-1,规格0.60×400mm,状态Y2,元素百分含量组成:铜93.8%,锡1.623%,磷0.127%,镍0.226%,锌4.1%,其他微量元素杂质含量0.12%,其中铅的含量为0.0076%,铁的含量为0.0428%,铋的含量为0.0015%,硅的含量为0.0035%,锑的含量为0.0037%,砷的含量为0.002%,镁的含量为0.00014%,产品理化性能实测数据入下:抗拉强度508N/mm2,伸长率12%,显微维氏硬度HV1=156,测导电率IACS为30.8%。
将制得的锡锌铜合金制成118型十五孔F610ABL3,进行寿前温升检测,检测标准为GB/T2099.1-2021,对共用接线端子的多位固定式插座,通以20A试验电流,a)将第一个试验插头插入一个插座,并通以试验电流的70%(14A);b)将第二个试验插头插入另一个插座,并且同时把总试验电流的余额通给该插头(6A),总标称负载在供电电缆通端子温升不超过45K,检测结果:中间二插6A,三插14A,1#38.9K(L)43.5K(N),二插14A,三插6A,1#38.4K(L)43.9K(N),检测结果合格;对角二插6A,三插14A,1#41.8K(L)42.8K(N),二插14A,三插6A,1#33.5K(L)42.5(N),检测结果合格;右边二插6A,三插14A,1#40.1K(L)39.1K(N),二插14A,三插6A,1#41.8K(L)42.8K(N),检测结果合格。
制备方法:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到锡锌铜合金,粗轧的加工率为86%,由来料厚度14.6经过6个道次轧制轧到2.0mm,上小卷筒打卷,要求表面无划伤、裂纹、起皮,中间退火的温度为599℃,时间为5h,再次退火的温度为460℃,时间为4.5h,预精轧的总加工率为63%,来料厚度2.0mm经过600℃保温5h,冷却至90℃以下出炉,经过3道次轧制,使厚度达到留底尺寸,要求产品表面无划伤、裂纹、起皮等缺陷,板型要平整。
实施例2
一种锡锌铜合金,规格0.60×400mm,状态Y2,元素百分含量组成:铜94.26%,锡1.5%,磷0.14%,镍1.0%,锌3.0%,其他微量元素杂质含量0.1%,产品理化性能实测数据入下:抗拉强度503N/mm2,伸长率14%,显微维氏硬度HV1=155,测导电率IACS为31.9%。
将制得的锡锌铜合金制成118型十五孔F610ABL3,进行寿前温升检测,检测标准为GB/T2099.1-2021,对共用接线端子的多位固定式插座,通以20A试验电流,a)将第一个试验插头插入一个插座,并通以试验电流的70%(14A);b)将第二个试验插头插入另一个插座,并且同时把总试验电流的余额通给该插头(6A),总标称负载在供电电缆通端子温升不超过45K,检测结果:中间二插6A,三插14A,1#38.9K(L)39.6K(N),二插14A,三插6A,1#39.1K(L)40.2K(N),检测结果合格;对角二插6A,三插14A,1#38K(L)39.5K(N),二插14A,三插6A,1#37.9K(L)38.6(N),检测结果合格;右边二插6A,三插14A,1#39K(L)40.1K(N),二插14A,三插6A,1#39.8K(L)41K(N),检测结果合格。
制备方法:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到锡锌铜合金,粗轧的加工率为86%,由来料厚度14.6经过6个道次轧制轧到2.0mm,上小卷筒打卷,要求表面无划伤、裂纹、起皮。中间退火的温度为603℃,时间为5h,再次退火的温度为461℃,时间为4.5h,预精轧的总加工率为63%,来料厚度2.0mm经过600℃保温5h,冷却至90℃以下出炉,经过3道次轧制,使厚度达到留底尺寸,要求产品表面无划伤、裂纹、起皮等缺陷,板型要平整。
实施例3
一种锡锌铜合金,规格0.60×400mm,状态Y2,元素百分含量组成:铜94.55%,锡1.8%,磷0.05%,镍0.05%,锌3.5%,其他微量元素杂质含量0.05%,产品理化性能实测数据入下:抗拉强度495N/mm2,伸长率16%,显微维氏硬度HV1=153,测导电率IACS为33.5%。
将制得的锡锌铜合金制成118型十五孔F610ABL3,进行寿前温升检测,检测标准为GB/T2099.1-2021,对共用接线端子的多位固定式插座,通以20A试验电流,a)将第一个试验插头插入一个插座,并通以试验电流的70%(14A);b)将第二个试验插头插入另一个插座,并且同时把总试验电流的余额通给该插头(6A),总标称负载在供电电缆通端子温升不超过45K,检测结果:中间二插6A,三插14A,1#37K(L)38.3K(N),二插14A,三插6A,1#38K(L)39.1K(N),检测结果合格;对角二插6A,三插14A,1#37.5K(L)38.6K(N),二插14A,三插6A,1#36.5K(L)38.1K(N),检测结果合格;右边二插6A,三插14A,1#36.9K(L)37.8K(N),二插14A,三插6A,1#37.4K(L)38.1K(N),检测结果合格。
制备方法:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到锡锌铜合金,粗轧的加工率为86%,由来料厚度14.6经过6个道次轧制轧到2.0mm,上小卷筒打卷,要求表面无划伤、裂纹、起皮。中间退火的温度为600℃,时间为5h,再次退火的温度为460℃,时间为4.5h,预精轧的总加工率为63%,来料厚度2.0mm经过600℃保温5h,冷却至90℃以下出炉,经过3道次轧制,使厚度达到留底尺寸,要求产品表面无划伤、裂纹、起皮等缺陷,板型要平整。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并非对本发明作任何形式上的限制。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 (10)
1.一种锡锌铜合金,其特征在于,包括以下质量百分数的元素:锡1.5~2.0%,0<磷<0.15%,0<镍<1.2%,锌3.5~5.0%,余量为铜和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的锡锌铜合金,其特征在于,所述杂质包括Pb、Fe、Bi、Al、Si、Sb、S、As、Cr、Cd、Mg和Mn中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的锡锌铜合金,其特征在于,所述锡锌铜合金中杂质的质量百分数<0.2%。
4.根据权利要求1~3任一项所述的锡锌铜合金,其特征在于,所述锡锌铜合金的抗拉强度为490~520N/mm2,延伸率为10~20%,维氏硬度为150~175,导电率IACS>30%。
5.根据权利要求1所述的锡锌铜合金,其特征在于,所述锡锌铜合金中锡的质量百分数为1.623%,磷的质量百分数为0.12%,镍的质量百分数为0.226%,铅的质量百分数为0.0076%,铁的质量百分数为0.0428%,锌的质量百分数为4.1%,铋的质量百分数为0.0015%,硅的质量百分数为0.0035%,锑的质量百分数为0.0037%,砷的质量百分数为0.002%,镁的质量百分数为0.00014%,铜的质量百分数为93.8%。
6.权利要求1~5任一项所述的锡锌铜合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照元素组成依次进行配料、熔炼、水平连续铸造、铣面、粗轧、中间退火、裁边、预精轧、再次退火、酸洗、精轧、脱脂、矫直和剪切,得到所述锡锌铜合金。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述中间退火的温度为598~603℃,时间为5h。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述再次退火的温度为458~463℃,时间为4.5h。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述预精轧的总加工率为63%,轧制道次为3次。
10.权利要1~5任一项所述的锡锌铜合金或权利要求6~9任一项所述的制备方法制备得到的锡锌铜合金在制备电器产品中的应用。
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