[发明专利]含锡铜合金，其制造方法及其用途

说明书

本发明涉及一种高强度铸态含锡铜合金，其具有优良热加工性和冷加工性，磨料磨损、粘附磨损和微动磨损的高耐性，以及改进的耐腐蚀性和耐应力松弛性，包含(按重量计％)：4到23.0％Sn，0.05到2％Si，0.01到1.0％Al，0.005到0.6％B，0.001到0.08％P，任选地至多最大2.0％Zn，任选地至多最大0.6％Fe，任选地至多最大0.5％Mg，任选地至多最大0.25％Pb，剩余的是铜和不可避免的杂质，其特征在于，元素硅和硼的Si/B元素含量比在0.3和10之间。本发明还涉及一种含锡铜合金的铸造变型和进一步处理变型、一种制造方法，以及该合金的用途。

本发明涉及一种根据权利要求1到3的前序部分的含锡铜合金，其具有优良的热成形性和冷成形性，磨料磨损、粘附磨损和微动磨损的高耐性，以及改进的耐腐蚀性和耐应力松弛性，涉及一种根据权利要求10到11的前序部分的其制造工艺，以及涉及根据权利要求17到19的前序部分的其用途。

由于锡合金组分，铜锡合金具有高强度和硬度的特征。此外，铜锡合金被认为是耐腐蚀和耐海水的。

该组材料具有高耐磨料磨损性。此外，铜锡合金确保了优良的滑动性能和高疲劳持久极限，这导致通常发动机和车辆结构以及机械工程中的滑动元件和滑动表面的极好适用性。经常将增加量的铅添加到滑动轴承应用的铜锡合金，用于改进试运转性能和可加工性。

铜锡合金在电子和通讯行业中具有广泛的应用。它们具有常常足够的导电性，以及良好到非常良好的弹簧属性。弹簧属性的调节需要材料的优良冷成形性。

在音乐行业中，打击乐器优选地由铜锡合金制成，由于它们异常的声音属性。这些铙钹的制造需要非常良好的材料热成形性。特别地具有按重量计8％和20％的锡的两类铜锡合金具有广泛的用途。

在第一制造步骤，铸造中，铜锡材料由于其广泛的凝固间隔，具有吸收气体(随后形成孔隙)以及显示偏析现象的特别高倾向。可仅通过铸造过程之后的均质化退火操作将富锡偏析消除到有限程度。随着锡含量的增加，铜锡合金形成孔隙和偏析的倾向增加。

元素磷被添加到铜锡合金以充分地还原熔体。然而，磷额外地延长了铜锡合金的凝固间隔，这导致该材料组中孔隙和偏析的倾向性增加。

为此，对于铜锡合金的初始成形以及喷射压实的工艺，文献DE 41 26 079 C2和DE197 56 815 C2有利于薄带铸造。以这种方式，通过精确调节熔体的凝固速率，可以制造一种具有用于随后热成形操作的精细和均质化地分布的富锡δ相的低偏析预制件。

文献DE 581 507 A给出了一种原理上关于如何使得具有按重量计14％到32％的锡的纯铜锡合金以及具有按重量计10％到32％锡的存在锡和铜的合金热成形的指示。所提出的是将合金加热到820℃到970℃，随后非常缓慢地冷却到520℃。该冷却的持续时间应为至少5小时。在正常冷却速率下冷却到室温之后，可以在720℃到920℃下热成形该材料。

文献DE 704 398 A描述了一种用于由包含按重量计6％到14％的锡、按重量计0.1％以上的磷的铜锡合金制造成形零件的方法，优选地按重量计0.2％到0.4％的磷，其可由硅、硼或铍代替。优选地，铜锡合金包含按重量计约91.2％的铜，按重量计约8.5％的锡以及约0.3％的磷。在通过冷成形或热成形的最终处理之前，铸件在700℃以下的温度下相应地均质化，直到富含锡和磷的类低共熔体溶解。

在文献US 2，128，955 A和DE 25 36 166 A1中突出了用于形成精细晶粒显微结构的结晶晶种对于含锡铜合金的热成形性的重要性，所述精细晶粒显微结构具有低比例的富锡偏析。磷化合物构成结晶晶种，这实现了铸造结构的回火，并使低熔点铜磷或铜磷锡相的形成降低到最小程度。据说这在热成形性方面给出了明显改进。

由于现代发动机、机器、设施和集合体中升高的操作温度和压力，出现对单独系统元件损伤的广泛种类的不同机理。因此，从材料和结构的角度，特别地对于滑动元件和插头连接器的设计，存在更大的必要性考虑滑动磨损的类型，还要考虑由振荡摩擦磨损的损伤机理。