本發(fā)明涉及一種銅合金，尤其涉及一種用于手機(jī)充電器的銅合金，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一般電子產(chǎn)品的連接頭(Connector)與電氣用品插銷(Pin)，稱為插頭。家用交流電源插頭與插座，有棒狀或銅板狀突出的公接頭，以物理方式插入有插槽或凹洞的母接頭型的電源插座。尺寸是關(guān)系到插頭插座和轉(zhuǎn)換器能否安全使用、是否滿足通用互換性要求以避免誤插入的一項(xiàng)重要技術(shù)要求。尺寸不合格會(huì)影響用戶使用或產(chǎn)生接觸不良、誤插入等隱患，輕則使設(shè)備損壞，重則會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)和觸電事故。
手機(jī)充電器大致可以分為旅行充電器、USB充電器、座式充電器和維護(hù)型充電器，一般用戶接觸的主要是前面兩種。而市場(chǎng)上賣得最多的是旅行充電器，旅行充電器的形式也有多種多樣?，F(xiàn)在的手機(jī)充電器一般分轉(zhuǎn)換頭、線、與手機(jī)連接部三部分，與手機(jī)連接部的接頭一般為銅合金，在使用中接頭需要插入手機(jī)進(jìn)行充電，因?yàn)槌潆婎l率較高，會(huì)導(dǎo)致接頭上的銅合金受到磨損，進(jìn)而影響手機(jī)充電器的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種導(dǎo)電性能好、強(qiáng)度高、耐磨性好的用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金包括Mn0.05-0.30％、Zn0.8-1.2％、Ni0.35-0.5％、Si0.12-0.18％、Sn0.52-0.55％、Ag0.008-0.025％，余量Cu。
本發(fā)明銅合金中不含Cr、Ti、Bi等常見元素，通過降低Ni的含量，提高Si、Sn的含量，并加入適量Ag，通過各元素之間產(chǎn)生的協(xié)同，大幅度提高銅合金的導(dǎo)電性、強(qiáng)度、沖壓性、抗應(yīng)力、耐磨等性能，使其特別適用于手機(jī)充電器中的接頭。其中，Zn在Cu中的固溶度為39.9％，Sn在Cu中固溶度為15.8％，而Ni可以與Cu無限互溶，它們與銅形成連續(xù)固溶體，具有寬闊的單相區(qū)，它們能夠明顯地提高銅的機(jī)械性能。現(xiàn)有銅合金中的Sn含量一般都控制在0.5％以內(nèi)，但是通過不斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明銅合金中適當(dāng)提高了Sn的含量，提高至0.52-0.55％，可以更有效地促進(jìn)晶粒細(xì)化并且增加強(qiáng)度。適量的Mn可以提高銅合金的強(qiáng)度，又因?yàn)殄i銅電阻溫度系很少，由于有同素異晶轉(zhuǎn)變，使銅錳合金固態(tài)下相變十分復(fù)雜，固相下具有調(diào)幅分解，變晶轉(zhuǎn)變等過程，進(jìn)一步提高本發(fā)明銅合金的耐沖擊性能。而Si可以有限固溶于銅，固溶度隨著溫度變化而激烈的變化，當(dāng)溫度從合金結(jié)晶完成之后開始下降時(shí)，它們?cè)阢~中的固溶度也開始降低，以金屬化合物或單質(zhì)形態(tài)從固相中析出，當(dāng)這些元素固溶于銅中，能夠明顯地提高其強(qiáng)度，具有固溶強(qiáng)化效應(yīng)，當(dāng)它們從固相中析出時(shí)，又產(chǎn)生了彌散強(qiáng)化效果，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能得到了恢復(fù)，加入Si既可以提高銅合金的強(qiáng)度和抗應(yīng)力，又可以提高合金的導(dǎo)電率。但若在本發(fā)明若Si的含量低于0.1％則無法發(fā)揮Si的效果，而若Si的超過0.18％，則會(huì)大大影響合金的導(dǎo)電率。更為本發(fā)明銅合金中添加有適量的Ag能促進(jìn)合金的沖壓性、抗應(yīng)力和強(qiáng)度，尤其當(dāng)合金在時(shí)效狀態(tài)時(shí)，添加了Ag的上述銅合金可進(jìn)一步改進(jìn)抵抗高溫應(yīng)力的性能。
作為優(yōu)選，所述的銅合金包括Mn0.08-0.25％、Zn0.85-1.1％、Ni0.38-0.45％、Si0.14-0.16％、Sn0.52-0.54％、Ag0.01-0.022％，余量Cu。
作為優(yōu)選，所述的銅合金還包括Al0.18-0.25％。和其他合金元素相比，鋁不僅可增加銅水的流動(dòng)性，改善該合金材料的鑄造性能，還能最顯著地提高銅合金的強(qiáng)度。由于鋁標(biāo)準(zhǔn)電位相對(duì)于鋅更負(fù)，因而有著更大的離子化趨向，優(yōu)先于環(huán)境中的氧結(jié)合，優(yōu)先形成微密而堅(jiān)硬的氧化鋁膜，可以防止合金的進(jìn)一步氧化，形成的Al2O3膜有阻滯基體腐蝕的作用。在本發(fā)明中加入鋁，會(huì)使α相區(qū)明顯地移向銅角。當(dāng)鋁含量高時(shí)會(huì)出現(xiàn)硬而脆的γ相，提高合金的強(qiáng)度和硬度。同時(shí)大幅度降低其塑性。但是過量的鋁元素反而會(huì)在銅水液面產(chǎn)生大量的鋁氧化膜，使銅液中夾渣亦在后續(xù)澆鑄銅鑄件時(shí)形成夾層，造成鑄件缺陷的產(chǎn)生。當(dāng)銅合金中含有Sn、Ti、Ni、Bi等元素一起作用時(shí)，Al在銅合金中的作用可最大化地發(fā)揮。
作為優(yōu)選，銅合金中Ni與Si的質(zhì)量比為2-3:1。在本發(fā)明銅合金合金中Ni的主要作用為使組織細(xì)化，提高沖擊韌性，特別是配合Si加入，可形成NiSi耐磨質(zhì)點(diǎn)，提高材料的耐磨損性能，同時(shí)鎳能在一定范圍內(nèi)擴(kuò)大α相區(qū)，增加α相比例，對(duì)耐磨質(zhì)點(diǎn)起到保護(hù)作用，防止耐磨質(zhì)點(diǎn)在摩擦過程中大量脫落的現(xiàn)象，但過高的鎳含量會(huì)造成α相過多，導(dǎo)致材料的機(jī)械性能下降，因此在本發(fā)明銅合金合金中加入鎳和硅，且當(dāng)Ni與Si的含量比控制在2-3：1時(shí)兩者的效果更佳。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種上述用于手機(jī)充電器接頭的銅合金的加工方法，所述的加工方法包括如下步驟：將上述銅合金原料經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造得銅合金成品。銅合金成品可以通過各種加工成型方法制成手機(jī)充電器接頭。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：
升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；
充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；
結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；
增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；
保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；
卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
本發(fā)明的銅合金通過如上六階段的鑄造工藝鑄造成型，進(jìn)一步提高合金中組織的致密性，進(jìn)而提高其導(dǎo)電率、力學(xué)性能，使其適用于手機(jī)充電器的接頭。
卸壓后脫模前還包括固溶時(shí)效處理。
所述的固溶時(shí)效為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
使用分級(jí)固溶時(shí)效主要是針對(duì)本發(fā)明不同的元素配比，使合金元素能夠充分固溶到Cu中，發(fā)揮合金元素的強(qiáng)化作用，并且在提高硬度的同時(shí)，減少合金中的應(yīng)力，提高銅合金的耐磨性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的銅合金配伍合理，通過各元素之間產(chǎn)生的協(xié)同作用，并通過六階段的鑄造工藝制成，進(jìn)一步提高其導(dǎo)電率、耐磨性、力學(xué)性能等，使本發(fā)明銅合金適用于手機(jī)充電器的接頭。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金為Mn0.15％、Zn0.92％、Ni0.42％、Si0.15％、Sn0.53％、Ag0.015％、Al0.22％，余量Cu。
將上述銅合金經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造、固溶時(shí)效處理得用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
所述的固溶時(shí)效處理為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
實(shí)施例2
一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金為Mn0.08％、Zn1.1％、Ni0.38％、Si0.16％、Sn0.52％、Ag0.022％、Al0.18％，余量Cu。
將上述銅合金經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造、固溶時(shí)效處理得用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
所述的固溶時(shí)效處理為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
實(shí)施例3
一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金為Mn0.25％、Zn0.85％、Ni0.45％、Si0.15％、Sn0.54％、Ag0.01％、Al0.25％，余量Cu。
將上述銅合金經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造、固溶時(shí)效處理得用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
所述的固溶時(shí)效處理為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
實(shí)施例4
一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金為Mn0.05％、Zn1.2％、Ni0.35％、S0.18％、Sn0.52％、Ag0.025％、Al0.18％，余量Cu。
將上述銅合金經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造、固溶時(shí)效處理得用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
所述的固溶時(shí)效處理為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
實(shí)施例5
一種用于手機(jī)充電器接頭的銅合金，所述的銅合金為Mn0.30％、Zn0.8％、Ni0.5％、Si0.12％、Sn0.55％、Ag0.008％，余量Cu。
將上述銅合金經(jīng)粗煉、精煉、冷卻、低壓鑄造、固溶時(shí)效處理得用于手機(jī)充電器接頭的銅合金。
所述的低壓鑄造為以下幾個(gè)階段：升液階段：升液階段在前15s內(nèi)，相對(duì)壓力從0MPa上升至0.02MPa；充型階段：充型階段在第15-35s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.02MPa上升到0.08MPa；結(jié)殼階段：結(jié)殼在第35-50s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.08MPa上升到0.10MPa；增壓階段：結(jié)殼在第50-70s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.10MPa上升到0.15MPa；保壓結(jié)晶階段：保壓結(jié)晶階段在第20-250s內(nèi)，相對(duì)壓力保持在0.15MPa；卸壓階段：卸壓階段在第250-350s內(nèi)，相對(duì)壓力從0.15MPa降到0MPa。
所述的固溶時(shí)效處理為：
(1)520-550℃溫度下，保溫1.5～2h，鹽水冷卻；
(2)280-350℃溫度下，保溫2～3h，水冷卻；
(3)150-180℃溫度下，保溫3～5h，自然冷卻。
對(duì)比例1
現(xiàn)有技術(shù)中普通的銅合金。
對(duì)比例2
采用如實(shí)施例1中所述的銅合金通過普通加工方法成型。
對(duì)比例3
采用普通銅合金通過如實(shí)施例1中所述的方法加工成型。
表1：實(shí)施例1-4及對(duì)比例1-3中的動(dòng)觸點(diǎn)彈板的性能
綜上所述，本發(fā)明的銅合金配伍合理，通過各元素之間產(chǎn)生的協(xié)同作用，并通過六階段的鑄造工藝制成，進(jìn)一步提高其導(dǎo)電率、耐磨性、力學(xué)性能等，使本發(fā)明銅合金適用于手機(jī)充電器的接頭。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。