一种铜合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铜合金材料及其制备方法，属于有色金属技术领域。本发明专利技术提供了一种铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 8～21％，Sn 5～10％，Al 0.5～2.0％，微量元素0.05～1.6％和余量的Cu；所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种。本发明专利技术在铜镍锡合金的基础上对成分进行优化改进，通过添加Al以及P、Fe、Co和Si中的至少一种元素，改变了溶质元素Sn在晶界处的空位浓度和Sn元素的浓度，降低不连续析出相的析出动力，抑制其析出，提高了合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。耐腐蚀性能以及耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属
，尤其涉及一种铜合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息、5G通讯、探井油田、海洋工程等国家重点工程的高速发展，对超高强铜合金的需求量日益增加。同时，对超高强度铜合金的性能提出了更加苛刻的要求，如合金要求具有高强度、高温条件下具有高耐磨、耐腐蚀等性能。
[0003]目前，铜合金主要以铜镍锡材料为主，其具有高强度、高弹性、高抗应力松弛和抗高温软化等优点，是一种绿色环保型铜合金，但该合金容易在时效析出过程中产生晶界不连续相，降低合金的强度、耐磨和耐腐蚀性能。因此，如何提高铜镍锡合金的强度、耐磨性能以及耐腐蚀性能成为本领域亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铜合金材料及其制备方法。本专利技术提供的铜合金材料具备高强度、高耐磨性能以及优异的耐腐蚀性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 8～21％，Sn 5～10％，Al 0.5～2.0％，微量元素0.05～1.6％和余量的Cu；所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种。
[0007]优选地，所述微量元素为P 0.05～0.3％、Fe 0.05～0.5％、Co 0.1～0.5％和Si 0.05～0.3％中的至少一种。
[0008]优选地，所述微量元素为P 0.1～0.2％、Fe 0.1～0.2％、Co 0.2～0.3％和Si 0.1～0.2％中的至少一种。
[0009]本专利技术还提供了上述技术方案所述铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；
[0011](2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行加热均匀化和热挤压，得到热挤压态合金；
[0012](3)将所述步骤(2)得到的热挤压态合金进行固溶处理，得到固溶态合金；
[0013](4)将所述步骤(3)得到的固溶态合金依次进行一次冷拉拔和一次时效处理，得到时效态合金；
[0014](5)将所述步骤(4)得到的时效态合金依次进行二次冷拉拔和二次时效处理，得到铜合金材料。
[0015]优选地，所述步骤(2)中加热均匀化的温度为850～950℃，加热均匀化的时间为8～12h。
[0016]优选地，所述步骤(3)中固溶处理的温度为850～950℃，固溶处理的保温时间为4～8h。
[0017]优选地，所述步骤(4)中一次冷拉拔的加工率为20～50％。
[0018]优选地，所述步骤(4)中一次时效处理的温度为400～600℃，一次时效处理的保温时间为1～24h。
[0019]优选地，所述步骤(5)中二次冷拉拔的加工率为20～40％。
[0020]优选地，所述步骤(5)中二次时效处理的温度为400～500℃，二次时效处理的保温时间为2～8h。
[0021]本专利技术提供了一种铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 8～21％，Sn 5～10％，Al 0.5～2.0％，微量元素0.05～1.6％和余量的Cu；所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种。本专利技术在铜镍锡合金的基础上对成分进行优化改进，通过添加Al以及P、Fe、Co和Si中的至少一种元素，改变了溶质元素Sn在晶界处的空位浓度和Sn元素的浓度，降低不连续析出相的析出动力，抑制其析出，提高了合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。实验结果表明，本专利技术提供的铜合金材料的室温下抗拉强度σ
b
为1200～1500MPa，室温下屈服强度σ
0.2
为1100～1450MPa，导电率为5～10％IACS，200℃下1000h的抗应力松弛率为85～90％；300℃抗拉强度σ
b
≥1100MPa，伸长率≥5％；与12CrNi3A钢，按照GB/T35083.1
‑
2018标准，在300℃下，转速2417r/min，接触载荷1N，摩擦时间60min后的磨损量为0.5～1.5g；盐雾试验中腐蚀速率≤0.022mm/年。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 8～21％，Sn 5～10％，Al 0.5～2.0％，微量元素0.05～1.6％和余量的Cu；所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种。
[0023]按质量百分比计，本专利技术提供的铜合金材料包括Ni 8～21％，优选为9～19％，进一步优选为10～17％，更优选为11％、12.6％、13.8％或15％。本专利技术通过控制Ni元素的含量能够进一步提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0024]按质量百分比计，本专利技术提供的铜合金材料还包括Sn 5～10％，优选为6.9～9.3％，进一步优选为7～9％，更优选为7.5～8.6％，最优选为8％。本专利技术通过控制Sn元素的含量能够进一步提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0025]按质量百分比计，本专利技术提供的铜合金材料还包括Al 0.5～2.0％，优选为0.8～1.8％，进一步优选为1.0～1.5％，更优选为1.2％。本专利技术通过控制Al元素的含量能够进一步提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0026]按质量百分比计，本专利技术提供的铜合金材料还包括微量元素0.05～1.6％。在本专利技术中，所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种，优选为P、Fe、Co和Si中的至少两种，进一步优选为P、Fe、Co和Si中的至少三种，更优选为P、Fe、Co和Si。本专利技术通过添加P、Fe、Co和Si中的至少一种能够配合Al元素，改变溶质元素Sn在晶界处的空位浓度和Sn元素的浓度，降低不连续析出相的析出动力，抑制其析出，提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0027]在本专利技术中，所述微量元素优选为P 0.05～0.3％、Fe 0.05～0.5％、Co 0.1～0.5％和Si 0.05～0.3％中的至少一种。
[0028]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括P时，按质量百分比计，所述P为0.05～0.3％，优选为0.05～0.2％，更优选为0.1～0.2％。本专利技术通过控制P元素的含量能够进一步提高
合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0029]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括Fe时，按质量百分比计，所述Fe为0.05～0.5％，优选为0.1～0.3％，更优选为0.1～0.2％。本专利技术通过控制Fe元素的含量能够进一步提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0030]在本专利技术中，当所述铜合金材料包括Co时，按质量百分比计，所述Co为0.1～0.5％，优选为0.1～0.3％，更优选为0.2～0.3％。本专利技术通过控制Co元素的含量能够进一步提高合金的强度、耐腐蚀性能以及耐磨性能。
[0031]在本专利技术中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金材料，化学成分按质量百分比计包括：Ni 8～21％，Sn5～10％，Al 0.5～2.0％，微量元素0.05～1.6％和余量的Cu；所述微量元素为P、Fe、Co和Si中的至少一种。2.根据权利要求1所述的铜合金材料，其特征在于，所述微量元素为P0.05～0.3％、Fe 0.05～0.5％、Co 0.1～0.5％和Si 0.05～0.3％中的至少一种。3.根据权利要求2所述的铜合金材料，其特征在于，所述微量元素为P0.1～0.2％、Fe 0.1～0.2％、Co 0.2～0.3％和Si 0.1～0.2％中的至少一种。4.权利要求1～3任意一项所述铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜合金原料依次进行熔炼和铸造，得到合金铸锭；(2)将所述步骤(1)得到的合金铸锭依次进行加热均匀化和热挤压，得到热挤压态合金；(3)将所述步骤(2)得到的热挤压态合金进行固溶处理，得到固溶态合金；(4)将所述步骤(3)得到的固溶态合金依次进行一次冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽军，解浩峰，黄国杰，米绪军，张习敏，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：