专利名称：高强度弹性材料铜基合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及弹性材料铜基合金，特别是用作弹簧管、弹簧、簧片等弹性敏感元件，导电接点载体弹簧、接插元件等铜基合金。
目前国内外广泛使用的铜合金弹性材料多为铍青铜，其特点是弹性、导电性好，但制备时环境污染严重，且铍青铜易脆，价格高。德银(锌镍铜合金)、锡磷青铜、黄铜也被用着弹性材料，但它们的弹性不足，应力松弛大。Cu-Ni-Sn系合金(见ActaMetal.Vo1.22，1974，p.601-609)虽然强度高，但易析出脆相，影响材料的寿命。
国外一些专利在Cu-Ni-Sn系合金基础上做了一些改进，以改善合金某些方面的性能。例如，特开昭56-16642公开了一种高强度耐蚀性铜合金，其化学成分为(Wt.%)Ni3-15，Sn3-10，以及Ti0.05-1.0、Mn0.1-2.0、稀土元素0.05-1.0、Cr0.05-0.5中的至少一种且其总量为0.05-1，余量为铜。该专利通过测量接触电阻(暴露于盐水雾、高温高温，SO2气氛前后)的变化，表明所提供的铜合金在耐腐蚀性方面显著优于现有技术(铍青铜和Cu-Ni-Sn合金)。该专利主要用于电气装置零部件，提高零部件的抗腐蚀性，以改善电接触性能，而主要不是用作弹性材料。特开昭62-19254公开了一种导电用铜合金，其成分(Wt.%)为Ni3-20，Sn2-10，稀土元素0.1-2，余量为Cu。该专利主要作导电材料，特别是用于电蚀加工装置的导电材料，而不是用作弹性材料，且其化学成分也未超出特开昭96-16642。特开昭63-274729公开了一种电子、电气机器用铜合金，其化学成分(Wt.%)为Sn2.0-8.0，Ni3.5-10.0，Si0.6-5.0，以及Cr、Mn、Ti、Al、Fe中之至少一种，且其总量为0.03-2.0，余量为Cu及不可避免的杂质。该专利目的在于改善铜合金的强度，加工性、导电性、耐蚀性和耐热性，使其适于制造小型化的电子、电气器件的零部件，所以也主要不是用作弹性材料。
本发明的目的在于克服铍青铜弹性材料之不足，提供一种新的铜基合金弹性材料，其强度和弹性与铍青铜相当或更优，延性优于铍青铜，并能延缓脆相的析出，且生产成本显著低于铍青铜，制造过程中基本上无环境污染。
本发明的技术解决方案是，在Cu-Ni-Sn合金基础上，添加一定量的Al和稀土元素，组成新的铜基合金。
本发明弹性铜基合金的份是(Wt.%)Ni5-9，Sn4-6，Al0.5-5，RE0.1-0.6(RE＝Y、Ce、Gd、La中之至少一种)，Cu余量。优先推荐的合金成分是(Wt.%)Ni7-9，Sn5-6，Al2-5，RE0.3-0.5，Cu余量。
在合金中加入Ni，Sn、Al和稀土元素的作用在于强化合金，提高合金的强度;Al的加入还可以减小时效的时效敏感效应和进一步提高合金的弹性模量;稀土元素的加入还可以加速调幅分解(SPINODALDECOMPOSITION)，延缓脆相的析出，细化晶粒。限定上述合金元素的添加量范围的理由在于，若添加量低于下限，则合金元素的强化效果不显著。限定Ni含量不高于9%、Sn含量不高于6%主要在于降低合金的成本;而限定Al含量不高于5%、稀土元素的含量不高于0.6%的理由在于，若超过此上限，则合金的加工性能将变坏。
同现有铍青铜弹性材料相比，本发明合金在强度和弹性模量方面与铍青铜相当或更优，但本发明合金应力松弛小，加工性能好，工艺简单，价格便宜，制备时无环境污染。表2的结果也表明，本发明合金在强度和弹性模量方面一般也优于不含AL的Cu-Ni-Sn-RE比较合金，证明Al的加入确实进一步强化了合金，提高了弹性模量。
实施例按表1所列合金成份配制本发明实施例合金和比较例合金。合金料混合装于电炉中，在中性保护气氛下熔炼，铸锭，加工成片材，变形量达92%，然后将片材于350℃下时效20分钟，最后测其抗张强度σb，弹性模量E和维氏硬度Hv，其结果如表2所示。
表1化学成份(Wt.%)合金类别NoNiSnAlRECu本发明合金1650.5Y0.3余量"2651CeO.3""3653CeO.3""4655"""5943GdO.2"
比较合金696CeO.3""796YO.6""896GdO.3"现有合金9cu--2%Be合金表2合金类别NO冷变时效温度力学性能形量% ℃ σbE Hv(MPa)(MPa)本发明合金192350100085000290"292350110095000310"3923501440118000350"4923501500125000360"5923501167112510310比较合金6923501208110000340"7923501210110000342"8923501206110000340现有合金*780±10 1127 110700 320--350℃水淬,300--350℃时效3hr,空气冷却＊数据引自《仪表材料》，1987，18(3)，p150
权利要求
1.一种高强度弹性材料铜基合金，其特征是所说的合金含有(Wt.%)Ni5--9，Sn4--6，Al0.5--5，RE0.1--0.6(RE=Y、Ce、Gd、La中之至少一种)，Cu余量。
2.如权利要求1的合金，其特征是所说的合金含有(Wt.%)Ni7-9，Sn5-6，Al2-5，RE0.3-0.5，Cu余量。
全文摘要
一种高强度弹性材料铜基合金，其特征是合金含有(Wt％)Ni5-9，Sn4-6，Al0.5-5，RE0.1-0.6(RE＝Y、Ce、Gd、La中之至少一种)，Cu余量。该合金的强度和弹性同铍青铜相当或更优，但应力松弛小，加工性能好，工艺简单，价格比铍青铜便宜，且生产时无环境污染。在强度和弹性模量方面，本发明合金一般也优于不含Al的Cu-Ni-Sn-RE系合金。本发明合金可用作弹簧管、弹簧、簧片等弹性敏感元件、导电接点载体弹簧，接插元件等。
文档编号C22C9/06GK1069289SQ9110560
公开日1993年2月24日 申请日期1991年8月8日 优先权日1991年8月8日
发明者邓忠民 申请人:中国有色金属工业总公司昆明贵金属研究所