超高強度銅-鎳-錫合金的制作方法
【專利說明】超高強度銅-鎮-錫合金
[oow] 相關申請
[0002] 本申請要求提交于2013年3月14日的序列號為61/781，942的美國臨時專利申 請的優先權，其內容通過引用完全并入本文。
【背景技術】
[0003] 本發明設及超高強度鍛造銅-儀-錫合金和提高所述銅-儀-錫合金的屈服強度 特性的方法。特別地，使所述銅-儀-錫合金經歷運樣的加工方法，使得獲得比已知的合金 和工藝顯著更高的強度水平，所述加工方法將具體參照其進行描述。
[0004] 銅-被合金被用于音圈電機（VCM)技術。VCM技術是指用于在移動設備中提供高 分辨率、自動對焦、光學變焦攝像機能力的各種機械和電子設計。運種技術要求所述合金能 夠安裝在有限的空間內并同時具有減小的尺寸、重量和能耗特征，W提高所述移動設備的 便攜性和功能性。由于銅-被合金的高強度、彈性和疲勞強度，它們被用于運些應用中。 陽〇化]已確定一些銅-儀-錫合金具有與銅-被合金的性質相似的理想性質，并且可W W低的成本制造。例如，由Materion公司WBnisM'orm忠158 (BF158)提供的銅-儀-錫 合金W各種形式出售，是一種高性能的經熱處理的合金，其使得設計者可將該合金形成為 電子連接器、開關、傳感器、彈黃等。運些合金通常作為鍛造合金產品出售，其中設計者通過 加工而非鑄造來使合金成為最終的形狀。然而，運些銅-儀-錫合金與銅-被合金相比具 有可成形性方面的局限。
[0006] 因此，將期望開發新的超高強度銅-儀-錫合金和用于提高所述合金的屈服強度 特性的方法。
【發明內容】
[0007] 本公開設及一種超高強度的銅-儀-錫合金，和提高所述銅-儀-錫合金的0. 2% 補償屈服強度（W下簡稱"屈服強度"）W使得所得到的屈服強度為至少17化Si的方法。 通常，對所述合金進行第一機械冷加工W產生約50% -約75%的塑性變形％CW(即，冷加 工百分比）。然后將所述合金加熱至約740 了和約850 了之間的高溫達約3分鐘和約14分 鐘之間的時間W進行熱應力消除步驟，從而產生所希望的可成形性特性。
[0008] 下面更具體地公開本發明的運些和其他非限制性特征。
【附圖說明】
[0009] 下面是附圖的簡述，其為舉例說明而非限制本文所公開的示例性實施方案的目 的。
[0010] 圖1是示出本發明示例性方法的流程圖。
[0011] 圖2是示出在不同溫度下0.2%補償屈服強度對線速度的圖。
【具體實施方式】
[0012] 參照附圖可更完整地理解本文所公開的組件、方法和裝置。為了便于和易于說明 本發明，運些附圖僅是示意性表示，因此并非旨在表示所述設備或其部件的相對大小和尺 寸，和/或限定或限制示例性實施方案的范圍。
[0013] 盡管為了清楚起見，在W下的描述中使用了特定術語，運些術語旨在僅指代被選 擇在附圖中示出的實施方案的具體結構，并非旨在限定或限制本公開的范圍。在附圖和下 面的描述中應理解，類似的數字標號指代的是具有類似功能的組件。
[0014] 除非上下文中另有明確說明，單數形式的"一個"、"一種"和"所述"包括多個指代 物的情況。
[0015] 如在說明書和權利要求書中使用的，術語"包含"、"包括"、"具有"、"有"、"能夠"、 "含有"及其變化形式旨在表示開放式的連接短語、術語或詞語，其要求具有所提到的成分 /步驟，并且允許具有其他成分/步驟。然而，運種描述應被解釋為還描述了組合物或方法 "由所列舉的成分/步驟組成"和"基本上由所列舉的成分/步驟組成"的情況，其允許僅具 有所指出的成分/步驟，W及任何可能由此產生的不可避免的雜質，并排除了其他成分/步 驟。
[0016] 在本申請的說明書和權利要求書中的數值應被理解為：包括減少到相同有效數字 位數時相同的數值、W及與所述值之間的差值小于本申請中所述的用W確定該值的常規測 量技術的試驗誤差的數值。
[0017] 本文中所披露的全部范圍均包括所列的端值，并且是可獨立組合的（例如，范圍 "2g至IOg"包括端值2g和lOg，并且包括全部的中間值。
[0018] 由一個或多個術語（如"約"和"基本上"）修飾的值可W不限于指定的精確值。用 于表示近似的用語可符合用于測量所述值的儀器的精度。修飾語"約"還應被視為公開了 由兩個端值的絕對值所確定的范圍。例如，"約2至約4"的表述還公開了范圍"2至4"。
[0019] 除非另有明確說明，元素的百分數應視為所述合金的重量百分數。
[0020] 如本文所用，術語"亞穩合金"指的是其化學組成能夠進行亞穩分解的合金。術語 "亞穩合金"是指合金的化學狀態而非物理狀態。因此，"亞穩合金"可W經歷或不經歷亞穩 分解，并且可W處于或不處于進行亞穩分解的過程中。
[0021] 亞穩老化/分解是一種運樣的機制，通過該機制，多種成分可W分成具有不同的 化學組成和物理性質的獨特區域或微觀組織。特別地，位于相位圖中屯、區域的具有總體組 成化11化composition)的晶體發生出溶。位于本公開合金表面的亞穩分解導致表面硬化。
[0022] 亞穩合金結構由原始相在特定溫度下分離而產生的均勻兩相混合物和在高溫下 產生的稱為溶混間隙的組合物構成。合金相自發分解為其他相，其中晶體結構保持相同，但 在結構中的原子被修飾但在尺寸上保持相似。亞穩硬化增強了基體金屬的屈服強度，并包 括高度均勻的組成和微觀組織。
[0023] 本文使用的銅-儀-錫合金主要包含約9. 0重量％至約15. 5重量％的儀、和約 6.0%重量至約9.0重量％的錫、W及余量銅。運種合金可得到硬化并且更易于形成可用于 各種工業和商業應用的高屈服強度產品。運種高性能的合金被設計為提供與銅-被合金相 似的性能。
[0024] 更具體地，本公開的銅-儀-錫合金包含約9%重量至約15重量％的儀和約6% 重量至約9重量％的錫和余量的銅。在更具體的實施方案中，銅-儀-錫合金包含約14. 5 重量％至約15. 5 %的儀和約7. 5重量％至約8. 5重量％的錫和余量銅。運些合金可具有將 合金分成不同的范圍的各種性能的組合。本公開針對稱為TM12的合金。更具體地，"TM12" 指的是運樣的銅-儀-錫合金，其通常具有至少17化Si的0.2%補償屈服強度、至少ISOksi 的極限拉伸強度、和1 %的最小斷裂伸長率。作為TM12合金，所述合金的屈服強度必須為至 少17化Si
[00巧]圖1是概述本公開的用于獲得TM12合金的金屬加工方法的步驟的流程圖。所述 金屬加工方法W對合金進行第一冷加工100作為開始。然后使所述合金經歷熱處理200。 [00%] 冷加工是通過塑性變形機械地改變金屬的形狀或大小的方法。運可W通過金屬或 合金的社制、拉拔、擠壓、旋壓、擠出或頂般來實現。當金屬發生塑性變形時，材料內發生了 原子的位錯。具體地，位錯跨越金屬晶粒發生或在金屬晶粒內發生。位錯彼此交疊，并且材 料內的位錯密度增加。交疊位錯的增加使得進一步的位錯移動更加困難。運增加了所得到 的合金的硬度和抗拉強度，同時通常降低了合金的延展性和沖擊性能。冷加工還提高了合 金的表面光潔度。機械冷加工通常在低于合金的再結晶點的溫度下進行，通常是在室溫下 進行。冷加工百分比（％CW)或變形的程度，可W通過測量在冷加工之前和之后合金的截面 面積的變化，根據W下公式確定：
[0028] 其中A