[发明专利]一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法

说明书

本发明公开一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料，其含有1.0‑2.5wt%的Ni，0.5‑2.0wt%的Sn，0.15‑0.5wt%的Si，0.2‑1.0wt%的Al，0.05‑0.3wt%的Mn，5.0‑12.0wt%的Zn，0.03‑0.10wt%的P，余量为铜；本发明综合机械性能与锡磷青铜接近，优于普通黄铜H62，该材料插套在不电镀保护的条件下，抗腐蚀能力要优于锡磷青铜和黄铜插套。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体讲是一种耐腐蚀高弹性铜合金插套材料及制备方法。

背景技术

插套是插座中的核心载流部件，通常采用铜合金作为插套材料。插套的插拔手感、可靠性、安全性是插座产品最关键的指标，分别对应材料的强度、抗应力松弛、导电率。

首先，插套材料的强度指标应处于规定范围，便于冲压加工。其次，插套在使用过程中载流的同时存在一定程度的弹性变形，使用过程中经过数万次的插拔变形，材料必须具有良好的抗应力松弛性能。最后，插套结构相同的前提下，材料导电率越高，插套在使用过程中因通过电流发热引起的温升越低。

综合以上情况，插套用铜合金材料各项性能一般为：抗拉强度480-530MPa、屈服强度450-500MPa、延伸率≥10％、弹性模量≥110GPa、维氏硬度140-175、导电率≥25％。

锡磷青铜是目前广泛使用的插套用弹性铜合金，含锡量一般在8％以下，通过锡元素固溶到铜基体当中和冷变形加工硬化，可获得良好的综合机械性能。锡的固溶导致晶格错配，锡磷青铜的导电率随锡含量的增多呈降低的趋势，其导电率一般小于20％IACS。由于锡的偏析以及电极电位比铜要低，锡磷青铜插套在使用过程中与空气中的水和氧气接触产生不均匀的电化学腐蚀。腐蚀过后的插套表面有腐蚀物的堆积或者腐蚀坑，这会引起接触电阻的上升，造成插套在使用过程中温度过高等问题，存在一定程度的安全隐患。

普通黄铜如H62、H65等也广泛应用于整体结构的插套。普通黄铜的弹性模量低、抗应力松弛性能差，作为插套材料有其不可避免的不足之处，H62的导电率约为25％IACS。同样，普通黄铜插套中由于锌的存在，与空气中的水和氧气接触也会引发电化学腐蚀，造成接触电阻变大而存在安全问题。

专利号CN105369057B公开了一种耐蚀耐磨多元镍黄铜合金及其制备和加工方法，属于有色加工领域。该合金的重量百分比组成为：Cu 74.0～76.0％，Ni 4.75～5.25％，Al0.2～0.4％，Mn 0.6～0.9％，其余为Zn。另外，该合金还含有Co、B和In三种元素。通过熔炼及铸造、初轧、一次中间退火、酸洗、中轧、二次中间退火、酸洗、精轧、低温退火处理等加工处理后得到该材料。本发明铜合金的抗拉强度σ_b为500-700MPa，维氏硬度为HV 150-185，在模拟海水试验中的腐蚀速率为0.012-0.015mm/a，质量磨损量为0.65-0.8mg。可以广泛得到应用于船舶用零件，蒸汽及水管等铜基零部件。该专利中Zn含量较高，抗脱锌腐蚀和应力腐蚀能力提升有限，没有Al剩余不能形成薄层致密氧化膜起到提升耐腐蚀作用。按照专利描述的成分及加工方法，合金材料的抗拉强度和维氏硬度过高，带材冲压成型加工困难，不适合做冲压件。