一種高強高導銅合金及其生產方法技術

本發明專利技術提供一種高強高導銅合金及其生產方法，所述高強高導銅合金包括以下質量百分比含量組分：鉻：0.1～1.0％、鋯：0.02～0.3％、鎂：0.03～0.05％、鈮：0.06～0.08％、鈷：0.1～0.4％、稀土：0.05～0.10％、余量為銅。其通過1)配料、2)中頻熔煉、3)鑄錠、4)均勻化處理、5)熱加工、6)固溶處理、7)冷加工、8)時效處理、9)機械加工至成品等步驟制得。本發明專利技術提供的高強高導銅合金的生產方法克服了合金生產過程的技術難點，制得的銅合金具有高強度和高導電率，性能優良，實用性高。實用性高。

【技術實現步驟摘要】
一種高強高導銅合金及其生產方法


[0001]本專利技術涉及銅合金
，尤其涉及一種高強高導銅合金及其生產方法。

技術介紹

[0002]電阻焊機電極廣泛應用于汽車制造、航空工業、民用電器、輪船制造等行業，是保證焊接質量的重要零件。隨著制造業的不斷發展，電阻焊機隨之快速發展，對電阻焊電極材料的用量越來越大，性能要求越來越高。鉻鋯銅系合金是重要的高強度、高導電銅合金材料，其強度是普通純銅的3倍，有良好的導電性和導熱性，硬度高，抗裂性以及軟化溫度高，焊接時電極損耗少，焊接速度快，焊接總成本低，適合作為電阻焊機電極材料。
[0003]鉻鋯銅系合金中含有鉻、鋯元素的化學活性較高，通常采用真空冶煉方式進行熔煉生產銅鉻鋯合金產品，真空冶煉工藝較復雜，設備投資較大，生產成本高。
[0004]因銅鉻鋯合金中鉻、鋯、銅三種元素熔點相差較大，另外鋯元素易氧化燒損，在非真空環境下熔煉難度較大，一方面要解決熔煉過程中的氧化吸氣問題，另一方面，鉻、鋯密度低，易懸浮于銅液表面，燒損嚴重。
[0005]故需要采用合適的生產工藝方法制備具有高強度和高導電率的銅合金。

技術實現思路

[0006]本專利技術目的在于提供一種具有高強度和高導電率的銅合金及其生產方法。
[0007]為達此目的，本專利技術提供一種高強高導銅合金，包括以下質量百分比含量組分：鉻：0.1～1.0％、鋯：0.02～0.3％、鎂：0.03～0.05％、鈮：0.06～0.08％、鈷：0.1～0.4％、稀土：0.05～0.10％、余量為銅。
[0008]所述的鉻元素可通過固溶處理溶入銅基體中形成固溶體，經時效處理析出強化相，提高銅合金的強度。若鉻含量較少時，則強化效果不明顯；鉻含量過多時，容易產生密集粗大的不均勻分布的鉻相，破壞材料的塑性；并降低合金的導電性能。鉻的含量控制在0.1～1.0％間。
[0009]所述的鋯元素會與銅形成Cu
?
Zr中間化合物(強化相)，提高合金的熱強性，對銅合金起到強化作用。若鋯含量較小時，強化作用不理想；鋯含量較大時，Cu
?
Zr中間相化合物在銅基體上的析出相增加，會降低合金導電性能。鋯的含量控制在0.02～0.3％間。
[0010]所述的鎂元素有脫氧作用，減少銅合金中的金屬氧化物；同時鎂可有效防止鋯的氧化，起到凈化晶界的作用。
[0011]所述的稀土元素可優化銅合金組織、細化晶粒、凈化晶界、改善加工性能等，能起到強化作用。
[0012]所述的鈮元素可溶解于固溶體，強化合金基體，有較好的強化作用；
[0013]所述的鈷元素有固溶強化作用，提高合金的強度。鈷添加量較高時，會影響合金的導電率；鈷的含量控制在0.4％以下。
[0014]所述高強高導銅合金的生產方法包括以下步驟：
[0015]1)真空熔煉出銅鉻中間合金、銅鋯中間合金及銅鈮中間合金，作為添加合金元素的原料；
[0016]2)將原料電解銅裝入中頻熔煉爐內，加入清渣劑，送電快速熔化；
[0017]3)原料電解銅完全熔化成熔液前，依次加入烘烤過的所述銅鉻中間合金、所述銅鈮中間合金及鈷原料熔化；
[0018]4)加入草木灰和鱗片石墨復合覆蓋劑；原料全部熔化后，加入鎂銅合金進行脫氧；脫氧后再加入清渣劑，進行清渣處理；加金屬鎂終脫氧，加入稀土元素；
[0019]5)將合金熔液澆入中間包熔化所述銅鋯中間合金，得到銅合金溶液；
[0020]6)銅合金溶液經過鑄錠冷卻脫模后，進行均勻化處理，再熱加工，得到熱鍛成型后的銅合金料；
[0021]7)將成型后的銅合金料進行固溶處理，放入冷卻介質中冷卻；
[0022]8)將固溶處理后的銅合金料冷加工，再進行時效處理；
[0023]9)機械加工至成品。
[0024]進一步優選的，步驟1)中，所述銅鉻中間合金為鉻含量8～10％、余量為銅；所述銅鈮中間合金為鈮含量3～6％、余量為銅；所述銅鋯中間合金為鋯含量8～12％、余量為銅。
[0025]進一步優選的，所述銅鉻中間合金采用分二次真空冶煉方式制成，第一次真空冶煉先制備含鉻量4～5％的銅鉻中間合金，在此基礎上進行第二次真空冶煉制備出含鉻量8～10％的銅鉻中間合金。
[0026]進一步優選的，步驟2)和步驟4)中所述清渣劑加入量均為原料裝入量的的0.2～0.5％。
[0027]進一步優選的，步驟4)中所述鎂銅合金中鎂含量16～20％、余量為銅。
[0028]進一步優選的，步驟4)中草木灰和鱗片石墨復合覆蓋劑覆蓋厚度為20～30mm；進行清渣處理后，再調整合金熔液溫度在1250～1350℃間，加金屬鎂終脫氧。
[0029]進一步優選的，步驟5)中，銅鋯中間合金先放入中間包中，用合金熔液沖包熔化。
[0030]進一步優選的，步驟6)中，所述均勻化處理工藝為升溫至820～850℃后保溫4～5小時，在爐內冷卻至常溫；所述熱加工工藝為升溫加熱至920～960℃，保溫2小時，熱鍛成型。
[0031]進一步優選的，步驟7)中，所述固溶處理工藝為升溫至900～940℃，保溫1.5～2小時后，快速冷卻；所述冷卻介質為飽和鹽水，鹽水溫度不高于40℃。
[0032]進一步優選的，步驟8)中，所述銅合金料冷加工的變形量為30～80％；所述時效處理工藝為升溫至400～500℃，保溫4～6小時，在爐內冷卻至常溫。
[0033]有益效果：本專利技術提供的高強高導銅合金及其生產方法，克服了現有技術中的技術難點，制得的銅合金具有優良的導電性和高強度，綜合性能好，滿足行業需要，實用性高。
[0034]本專利技術通過添加鉻、鋯、鈮、鈷、稀土等元素，使銅合金獲得高強度的同時具有良好的導電性；采用真空冶煉方式熔煉出銅鉻、銅鋯及銅鈮中間合金方式來加入鉻、鋯、鈮等金屬元素，可降低合金熔煉溫度，減少金屬元素的燒損，提高收得率，保證成分的命中率；銅鉻中間合金采用分二次真空冶煉方式制成，使得銅鉻中間合金成分均勻、偏析少，添加量精準控制；用合金熔液沖包熔化銅鋯中間合金，可減少鋯元素燒損，從而保證合金性能；熔煉過程中材料的氧化吸氣會很大程度上影響合金的性能，因此在熔煉過程中采用草木灰和鱗片
石墨做覆蓋劑，隔絕與氧的接觸，再用清渣劑可進一步隔絕氧，并可減少合金的雜質，提高合金純度；熱鍛成型后的銅合金料進行固溶處理時采用飽和鹽水做冷卻介質，可提高淬透性，保證合金性能均勻。
具體實施方式
[0035]下面所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0036]實施例一
[0037]本實施例提供一種高強高導銅合金及其生產方法，其包括以下步驟：
[0038]將原料按比例放入真空熔煉爐內分別熔煉出銅鉻、銅鋯及銅鈮中間合金；銅鉻中間合金的質量百分比是鉻8％、余量為銅；銅鋯中間合金的質量本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高強高導銅合金，其特征在于，包括以下質量百分比含量組分：鉻：0.1～1.0％、鋯：0.02～0.3％、鎂：0.03～0.05％、鈮：0.06～0.08％、鈷：0.1～0.4％、稀土：0.05～0.10％、余量為銅。2.一種高強高導銅合金的生產方法，用于制備如權利要求1所述的高強高導合金，其特征在于，包括以下步驟：1)真空熔煉出銅鉻中間合金、銅鋯中間合金及銅鈮中間合金；2)將原料電解銅裝入中頻熔煉爐內，加入清渣劑，送電快速熔化；3)原料電解銅完全熔化成熔液前，依次加入所述銅鉻中間合金、所述銅鈮中間合金及鈷原料熔化；4)加入草木灰和鱗片石墨復合覆蓋劑，原料全部熔化后，加入鎂銅合金脫氧、清渣劑清渣處理；加金屬鎂終脫氧后，加入稀土；5)將合金熔液澆入中間包熔化所述銅鋯中間合金，得到銅合金溶液；6)銅合金溶液經過鑄錠冷卻脫模、均勻化處理、熱加工，得到熱鍛成型后的銅合金料；7)將成型后的銅合金料進行固溶處理，放入冷卻介質中冷卻；8)將固溶處理后的銅合金料冷加工，再進行時效處理；9)機械加工至成品。3.如權利要求2所述的高強高導銅合金的生產方法，其特征在于，步驟1)中，所述銅鉻中間合金為鉻含量8～10％、余量為銅；所述銅鈮中間合金為鈮含量3～6％、余量為銅；所述銅鋯中間合金為鋯含量8～12％、余量為銅。4.如權利要求2所述的高強高導銅合金的生產方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉志堅，李曉民，陳遠星，何坤宏，蔡錦朗，
申請(專利權)人：梅州市嘉晟工貿有限公司，
類型：發明
國別省市：