[發明專利]一種無鉛易切削錫磷青銅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202210037259.8
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114438368B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 葉東皇;傅杰;項燕龍
• 申請（專利權）人: 寧波金田銅業(集團)股份有限公司
• 主分類號: C22C9/02
• 分類號: C22C9/02;C22F1/08;B22D11/045
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;周銀銀

本發明公開了一種無鉛易切削錫磷青銅合金，其特征在于：該錫磷青銅合金的質量百分比組成為，Sn：4.0～7.0wt％，P：0.01～0.50wt％，S：0.03～0.50wt％，V：0.02?0.1wt％，Pb≤0.01wt％，余量為Cu和不可避免的雜質。本發明合金在QSn6.5?0.1的基礎上添加S元素，不含有人體有害的Pb元素，也不含有Bi元素(含Bi銅合金廢料再生性能差)，通過添加S元素，形成Cu₂S、SnS₂，改善材料的切削性能，最終實現導電性、切削性能以及塑性均衡的無鉛易切削錫磷青銅合金，滿足自動化車床的快削加工。

技術領域

本發明屬于銅合金技術領域，具體涉及一種無鉛易切削錫磷青銅合金及其制備方法。

背景技術

錫磷青銅是一種很好的彈性材料，主要用于制作各種彈性元件、通訊接插件，應用最為廣泛的合金牌號是QSn6.5-0.1，美標是C5191，它作為棒材用于加工端子接插件時，通常要在自動車床上進行切削加工，需要材料具有較好的切削性能，于是市場出現了錫鉛青銅QSn4-4-4，QSn4-4-4是在添加一定含量的Pb元素，Pb不溶于Cu中，以單質形式分布于晶內和晶界，破壞的銅基體的連續性，在切削加工時起到斷屑作用。眾說周知， Pb是一種對環境和人體有害的元素，隨著人類對健康的關注，材料無鉛化是一種趨勢，但是青銅棒材中不含Pb，切削性很差，不能滿足自動車床加工要求。

因此，開發一種滿足易切削加工的無鉛錫磷青銅是市場緊迫所需的材料。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種導電性、切削性能以及塑性均衡的無鉛易切削錫磷青銅合金。

本發明解決第一個技術問題所采用的技術方案為：一種無鉛易切削錫磷青銅合金，其特征在于：該錫磷青銅合金的質量百分比組成為，Sn：4.0～7.0wt％，P：0.01～0.50wt％， S：0.03～0.50wt％，V：0.02-0.1wt％，Pb≤0.01wt％，余量為Cu和不可避免的雜質。

本發明添加0.03～0.50wt％的S，S在錫磷青銅中以Cu₂S、SnS₂脆性化合物存在，能顯著改善銅的切削性能，SnS₂比Cu₂S更脆，改善切削性能的作用強于Cu₂S，但是Cu 相比Sn更親S，在Cu的作用下，SnS₂較難形成，因此，添加0.02-0.1wt％的V，V的熔點1890℃，遠高于Cu(1083℃)，屬于高熔點物質，銅水凝固結晶時，阻礙富Cu₂S的樹枝晶生成，促進低熔點Sn(232℃)與S結合在枝晶形成SnS₂。但銅的塑性隨著S含量提高而下降，超過0.5％以后，塑性嚴重變差，影響材料的冷加工性能；銅的電導率與塑性隨著S含量提高而下降，因此，S控制在0.03～0.50wt％。

作為優選，所述錫磷青銅合金的微觀組織包括基體相以及第二相，所述基體相為α相，所述第二相包括Cu₂S、SnS₂，所述Cu₂S、SnS₂總面積含量控制在0.1～1％。α相作為基體相提供強度和塑性，第二相分散在銅基體中提高材料的切削性能，但Cu₂S、SnS₂總面積超過1％，材料在冷變形過程中，容易開裂。

為了實現切削與塑性的平衡，作為優選，所述SnS₂占Cu₂S、SnS₂總面積含量的 60％～90％。

作為優選，所述錫磷青銅合金的晶粒度≤10μm，Cu₂S、SnS₂相尺寸≤1μm。Cu₂S、SnS₂為脆性相尺寸越細小，在基體中分布越彌散，提高切削性能的效果越顯著。