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1、(10)申请公布号 CN 103509970 A (43)申请公布日 2014.01.15 CN 103509970 A (21)申请号 201310357850.2 (22)申请日 2013.08.16 C22C 9/06(2006.01) C22C 1/02(2006.01) C22F 1/08(2006.01) (71)申请人 中国船舶重工集团公司第七二五研 究所 地址 471023 河南省洛阳市洛龙区滨河南路 169 号 (72)发明人 郁炎 宋德军 胡伟民 (74)专利代理机构 洛阳市凯旋专利事务所 41112 代理人 陆君 (54) 发明名称 一种铜镍铝硅弹性合金及其制备方法 (5。
2、7) 摘要 一种铜镍铝硅弹性合金及其制备方法， 按 质量百分数其组成为 ： 镍占 10.0 15.0%、 铝占 1.0 3.5%、 硅 1.0%， 余量为铜 ； 本发明所述的 铜镍铝硅弹性合金及其制备方法生产工艺简单、 无毒无公害且成本较低， 可以替代在仪器仪表、 机 械制造、 电子电器、 汽车家电、 石油化工、 航空航 天、 船舶等领域用的铍铜弹性元器件。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103509970 A CN 103509970 A 1/1 页。
3、 2 1. 一种铜镍铝硅弹性合金， 其特征是 ： 按质量百分数其组成为 ： 镍占 10.0 15.0%、 铝 占 1.0 3.5%、 硅 1.0%， 余量为铜。 2. 根据权利要求 1 所述的铜镍铝硅弹性合金及其制备方法， 其特征是 ： 所述方法操作 步骤如下 ： 第一步、 备料 ： 按质量百分比称取铜镍铝硅弹性合金的各个组分为镍、 铝、 硅和铜 ； 接上一步骤， 第二步、 熔炼 ： 将上述步骤中称取的合金各个组分放入熔炼炉内， 在 1280 1320的温度下熔炼 25 30 分钟， 得到铜镍铝硅合金锭 ； 接上一步骤， 第三步、 热处理 ： 将上述步骤中得到的铜镍铝硅合金锭在 900 100。
4、0的 温度下进行均匀化退火， 并随炉冷却到室温 ； 接上一步骤， 第四步、 热轧和冷轧 ： 将上述步骤中经过热处理的铜镍铝硅合金锭在 800 950的温度下进行热轧开坯后再冷轧， 得到片状铜镍铝硅合金 ； 接上一步骤， 第五步、 时效处理和淬火 ： 将上述步骤中得到的片状铜镍铝硅合金在 400 550温度下进行时效热处理后， 淬火即可得到铜镍铝硅弹性合金。 权 利 要 求 书 CN 103509970 A 2 1/4 页 3 一种铜镍铝硅弹性合金及其制备方法 【技术领域】 0001 本发明涉及一种弹性合金， 尤其是涉及一种铜镍铝硅 （CuNiAlSi） 弹性合金及其制 备方法。 【背景技术】 。
5、0002 公知的， 弹性合金， 也被称为恒弹性合金， 是指弹性模量温度系数或频率温度系数 很小的合金， 铜基弹性合金是使用历史最为悠久的弹性合金， 广泛的应用在仪器仪表、 机械 制造、 电子电器、 汽车家电、 石油化工、 航空航天、 船舶等领域， 其中又以铍铜材料应用最广， 含铍0.2%2.0%的铜合金称为铍铜或铍青铜， 是一种可铸和可锻合金， 属时效析出强化的 铜基合金， 经淬火时效处理后具有高的强度、 硬度、 弹性极限、 并且稳定性好， 具有耐蚀、 耐 磨、 耐疲劳、 耐低温、 无磁性、 导电导热性好、 冲击时不会产生火花等一系列优点， 但制备时 挥发的铍元素除对环境污染严重外， 其氧化物。
6、以及化合物还会对人体产生致命毒害， 且铍 铜价格昂贵， 因此其生产和应用均受到了很大的限制。 0003 目前国内外正在大力研究和开发用于替代铍铜的高性能铜基弹性合金， 研 究主要集中在材料的性能与成本这两个方面， 相继开发的替代材料主要有 ： 铜镍锌 合 金 （BZn15-20） 、 锡 青 铜 (QSn6.5-0.1)、 黄 铜 (H70、 H80、 H85、 HAl77-2)、 铜 镍 锡 合 金 (Cu15Ni8Sn)、 钛铜 （QTi7.10-0.2） 、 铜镍铝合金等， 铜镍锌合金、 锡磷青铜、 黄铜虽可用作弹 性材料， 但它们的弹性不足， 应力松弛大 ； 铜镍锡合金具有良好的力学、。
7、 物理以及加工等综 合性能， 是一类很有发展前途的铍铜替代用弹性合金， 但是由于合金中锡含量较高， 容易在 熔炼、 铸造和压力加工过程中形成锡元素的偏析， 进而导致合金的热脆性增加和铸造组织 的不均匀 ； 钛铜能否推广应用， 关键在于解决合金的非真空熔炼技术， 尤其是钛氧化导致的 合金成分难以控制以及钛的氧化物夹杂等问题 ； 铜镍铝合金是在铜中加入4.79.4%Ni和 1 3%Al 制备而成， 是近年来研制的铜基弹性合金之一， 但其综合性能与铍铜相比， 尚有 不小差距， 有待进一步提高。 【发明内容】 0004 为了克服背景技术中的不足， 本发明公开了一种铜镍铝硅弹性合金及其制备方 法， 所述。
8、的铜镍铝硅弹性合金及其制备方法生产工艺简单、 无毒无公害且成本较低， 可以替 代在仪器仪表、 机械制造、 电子电器、 汽车家电、 石油化工、 航空航天、 船舶等领域用的铍铜 弹性元器件。 0005 为了实现上述发明的目的， 本发明采用如下技术方案 ： 0006 一种铜镍铝硅弹性合金， 按质量百分数其组成为 ： 镍占 10.0 15.0%、 铝占 1.0 3.5%、 硅 1.0%， 余量为铜。 0007 所述的铜镍铝硅弹性合金及其制备方法， 所述方法操作步骤如下 ： 0008 第一步、 备料 ： 按质量百分比称取铜镍铝硅弹性合金的各个组分为镍、 铝、 硅和 铜 ； 说 明 书 CN 103509。
9、970 A 3 2/4 页 4 0009 接上一步骤， 第二步、 熔炼 ： 将上述步骤中称取的合金各个组分放入熔炼炉内， 在 1280 1320的温度下熔炼 25 30 分钟， 得到铜镍铝硅合金锭 ； 0010 接上一步骤， 第三步、 热处理 ： 将上述步骤中得到的铜镍铝硅合金锭在 900 1000的温度下进行均匀化退火， 并随炉冷却到室温 ； 0011 接上一步骤， 第四步、 热轧和冷轧 ： 将上述步骤中经过热处理的铜镍铝硅合金锭在 800 950的温度下进行热轧开坯后再冷轧， 得到片状铜镍铝硅合金 ； 0012 接上一步骤， 第五步、 时效处理和淬火 ： 将上述步骤中得到的片状铜镍铝硅合金。
10、在 400 550温度下进行时效热处理后， 淬火即可得到铜镍铝硅弹性合金。 0013 由于采用上述技术方案， 本发明具有如下有益效果 ： 0014 本发明获取的铜镍铝硅弹性合金的弹性模量为 110 140GPa， 抗拉强度为 900 1200MPa， 导电率 20 35%IACS， 主要性能与铍铜基本相当， 可以替代在仪器仪表、 机械制 造、 电子电器、 汽车家电、 石油化工、 航空航天、 船舶等领域用的铍铜弹性合金元器件， 本发 明生产工艺简单、 无毒无公害且成本较低。 【具体实施方式】 0015 参考下面的实施例， 可以更详细地解释本发明 ； 但是， 本发明并不局限于这些实施 例。 001。
11、6 一种铜镍铝硅弹性合金， 按质量百分数其组成为 ： 镍占 10.0 15.0%、 铝占 1.0 3.5%、 硅 1.0%， 余量为铜。 0017 所述的铜镍铝硅弹性合金及其制备方法， 所述方法操作步骤如下 ： 0018 第一步、 备料 ： 按质量百分比称取铜镍铝硅弹性合金的各个组分为电解镍、 工业纯 铝、 工业纯硅、 工业纯铜 ； 接上一步骤， 第二步、 熔炼 ： 将上述步骤中称取的合金各个组分放 入熔炼炉内， 在 1280 1320的温度下熔炼 25 30 分钟， 得到铜镍铝硅合金锭 ； 接上一 步骤， 第三步、 热处理 ： 将上述步骤中得到的铜镍铝硅合金锭在 900 1000的温度下进行。
12、 均匀化退火， 并随炉冷却到室温 ； 接上一步骤， 第四步、 热轧和冷轧 ： 将上述步骤中经过热 处理的铜镍铝硅合金锭在 800 950的温度下进行热轧开坯后再冷轧， 得到片状铜镍铝 硅合金 ； 接上一步骤， 第五步、 时效处理和淬火 ： 将上述步骤中得到的片状铜镍铝硅合金在 400 550温度下进行时效热处理后， 淬火即可得到铜镍铝硅弹性合金。 0019 实施例 1 ： 制备 Cu10Ni1Al1Si 弹性合金 0020 按实施例 1 所列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNi。
13、AlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 在 400 550下热处理 0.5h 后淬火， 得到的 CuNiAlSi 合金性能见表 1。 0021 实施例 2 ： 制备 Cu15Ni1Al1Si 弹性合金 0022 按实施例 2 所列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNiAlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 。
14、在 400 550下热处理 1h 后淬火， 得到的 CuNiAlSi 合金性能见表 1。 0023 实施例 3 ： 制备 Cu10Ni3.5Al1Si 弹性合金 说 明 书 CN 103509970 A 4 3/4 页 5 0024 按实施例 3 所列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNiAlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 在 400 550下热处理 2h 后淬火， 得到的 CuNiAlS。
15、i 合金性能见表 1。 0025 实施例 4 ： 制备 Cu15Ni3.5Al1Si 弹性合金 0026 按实施例 4 所列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNiAlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 在 400 550下热处理 2h 后淬火， 得到的 CuNiAlSi 合金性能见表 1。 0027 实施例 5 ： 制备 Cu12Ni2.5Al0.01Si 弹性合金 0028 按实施例 5 所。
16、列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNiAlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 在 400 550下热处理 0.25h 后淬火， 得到的 CuNiAlSi 合金性能见表 1。 0029 实施例 6 ： 制备 Cu11Ni2Al0.5Si 弹性合金 0030 按实施例 6 所列成分称量原料， 放入熔炼炉内， 经熔炼， 得到 CuNiAlSi 合金锭。将 上述合金锭在9001000均匀退火后， 随炉冷却。 然后经过热处理的CuNiAlSi合金锭在 800 950下热轧开坯， 冷却后再冷轧， 得到片状 CuNiAlSi 合金。将片状 CuNiAlSi 合金 在 400 550下热处理 6h 后淬火， 得到的 CuNiAlSi 合金性能见表 1。 0031 说 明 书 CN 103509970 A 5 4/4 页 6 0032 表 1 0033 为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例， 当前认为是适宜的， 但是应了 解的是， 本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。 说 明 书 CN 103509970 A 6 。