一種連續(xù)鑄造高強高導電銅合金的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型高強高導電銅合金及其制備方法，屬于銅基電工合金材料領 域。
【背景技術】
[0002] 高強高導電銅合金是指在具有優(yōu)良的導電、導熱性能的同時又兼顧高的強度和優(yōu) 異的高溫性能的合金，其主要要求是在不損失導電率和導熱率的前提下，使合金的強度提 高。銅合金材料主要用作電力、電工、電子、能源、交通等行業(yè)中的電阻焊電極、引線框架、 導電橋等材料，還可用于替代有毒的鈹青銅、鉛青銅等制作繼電器支座和高低壓接插元件 等。目前，國內(nèi)外這類合金按其化學成分、強度和導電率等主要有：Cu-Cr-Zr、Cu-Ag、Cu-Mg、 (：11-511、(：11-〇或21合金，(：11/^1203，(：11/1? 203等，抗拉強度 50010^~60010^，導電率80%~ 90%IACS，這類合金具有較高的力學性能和導電、導熱性能。
[0003] 近年來，隨著高強高導電材料相關應用行業(yè)的發(fā)展，如高鐵、大規(guī)模集成電路、超 高壓輸變電線路等，對傳統(tǒng)銅合金電工材料提出了更高的要求，例如：在室溫和高溫保持高 的導電、導熱性，硬度高，耐磨損，具有良好的抗變形能力及加工性能等。許多年來，該領域 新材料的研究主要集中于銅一過渡族元素，如：Cu-Zr，Cu-Cr，Cu-Ni-Ti，Cu-Be_Co等。制備 技術為合金熔鑄、加工和熱處理等方法。強化手段為形變強化、固溶強化或時效強化等。雖 然這些方法對銅合金材料的性能和使用范圍有所改善，但對材料導電率、高溫強度、高溫硬 度和軟化溫度等熱強性能幾乎無明顯改進。
[0004] 昆明貴金屬研究所在長期從事電工合金以及稀土元素應用研究和開發(fā)的基礎上， 選擇稀有金屬（Zr、Mo)與混合重稀土元素（Yb、Gd、Er)作為添加劑，發(fā)現(xiàn)稀有金屬和稀土 元素有效地促進了Cu合金的組織細化過程，形成多相金屬間化合物和稀土氧化物，并且均 勻地分布于合金的晶內(nèi)和晶界上，明顯改善了材料的組織結構，提高了材料的力學性能和 高溫強度、軟化溫度等，然而，對合金材料的塑性和電阻率影響較小。
[0005] 因此，利用添加稀有金屬和混合稀土元素，結合真空熔煉合金化，快速凝固連續(xù)鑄 造、冷拉加工和熱處理等先進加工技術的優(yōu)化集成，為新型銅基電工合金材料及制品的加 工提供了新途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明公開了一種連續(xù)鑄造高強高導電銅合金及其制備方法。本發(fā)明采用連鑄法 生產(chǎn)的CuZrMoYbGdEr合金的化學成分均勻，可連續(xù)加料、熔煉鑄造，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，棒坯 含氧量< 20PPM，無氧化物、夾雜、縮孔、疏松等缺陷；制備成品率高，成本低，規(guī)模化生產(chǎn)的 銅合金成分組織均勻、性能一致好，具有導電、導熱性好，室溫強度高，耐磨損，軟化溫度和 導電率高等特點，經(jīng)后續(xù)加工和熱處理，合金具有優(yōu)異的綜合性能。
[0007] 1、本發(fā)明的銅合金的化學成份（重量％ )為：0.05~3.0Zr，0.05~3.0MO， 0· 05 ~3. 0Yb，0. 05 ~3. 0Gd、0. 05 ~3.OEr，余量為Cu。
[0008] 2、銅合金材料的制備方法按照下列工藝步驟進行制備：
[0009] (1)在真空中頻熔煉爐中（真空度：〈lX10_2Pa)，將按化學成分配好的Zr、Mo、Yb、 Gd、Er、Cu元素，恪煉為合金錠。
[0010] (2)將連續(xù)鑄造爐升溫至1000°C~1200°C后，加入步驟（1)中的合金錠，進行熔 化；爐內(nèi)通入純度多99. 99%的氬氣進行攪拌和保護，使合金成分均勻，氧化造渣少。
[0011] (3)待合金完全熔化后，精煉30min~40min，開始連續(xù)鑄造，連鑄棒材的直徑為 Φ10mm一Φ20mm棒材，連續(xù)鑄造的速度為30mm/miη~60mm/min。
[0012] (4)連鑄完一爐如需繼續(xù)熔鑄，爐內(nèi)需留部分合金料，再按步驟（1)、⑵、（3)進行 連續(xù)鑄造，如此反復，直至鑄完所有合金。
[0013] (5)冷拉開還，采用拉絲機進行合金開坯和加工，道次變形量控制在20 %~30%， 熱處理溫度為600°C~700°C，時間為3h~5h。
[0014] (6)表面處理，采用機械拋光和人工檢查進行表面清理。
[0015] (7)再根據(jù)使用要求，再進行絲材的精加工，最終制備得到CuZrMoYbGdEr高強高 導電銅合金制品。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明的連鑄銅鋯鉬鐿釓鉺合金材料具體實施列為：材料的物理、力學性能及軟 化溫度如表1所示。
[0017] 表1.連鑄CuZrMoYbGdEr合金的技術性能指標
[0018]
【主權項】
1. 一種連續(xù)鑄造高強高導電銅合金，其特征在于其化學成份的重量％為：〇. 05~ 3. 0Zr，0. 05 ~3· 0Μο,0· 05 ~3. 0Yb，0. 05 ~3. 0Gd、0. 05 ~3.OEr，余量為Cu。2. 銅合金材料的制備方法，其特征在于按照下列工藝步驟進行制備： (1) 在真空中頻熔煉爐中（真空度：〈lX10_2Pa)，將按化學成分配好的Zr、Mo、Yb、Gd、 Er、Cu元素，恪煉為合金錠； (2) 將連續(xù)鑄造爐升溫至1000°C~1200°C后，加入步驟（1)中的合金錠，進行熔化；爐 內(nèi)通入純度多99. 99%的氬氣進行攪拌和保護，使合金成分均勻，氧化造渣少； (3) 待合金完全熔化后，精煉30min~40min，開始連續(xù)鑄造，連鑄棒材的直徑為 Φ10mm一Φ20mm棒材，連續(xù)鑄造的速度為30mm/miη~60mm/miη； (4) 連鑄完一爐如需繼續(xù)熔鑄，爐內(nèi)需留部分合金料，再按步驟（1)、（2)、（3)進行連續(xù) 鑄造，如此反復，直至鑄完所有合金； (5) 冷拉開坯，采用拉絲機進行合金開坯和加工，道次變形量控制在20 %~30 %，熱處 理溫度為600°C~700°C，時間為3h~5h; (6) 表面處理，采用機械拋光和人工檢查進行表面清理； (7) 再根據(jù)使用要求，再進行絲材的精加工，最終制備得到CuZrMoYbGdEr高強高導電 銅合金制品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型高強高導電銅合金及其制備方法，屬于銅基電工合金領域。高強高導電銅合金的重量百分比化學成份為：0.05～3.0Zr，0.05～3.0Mo，0.05～3.0Yb，0.05～3.0Gd、0.05～3.0Er，余量為Cu。涉及連鑄法制備上述高強高導電銅合金的化學成分均勻，可連續(xù)加料、熔煉連續(xù)鑄造，實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，棒材坯錠的含氧量≤20ppm，無氧化、夾雜、疏松、縮孔等缺陷。合金加工工藝簡單、成品率高、性能一致好，具有導電、導熱性好，室溫強度高，耐磨損，軟化溫度和導電率高等特點，可用做電力、能源、電工、電子、機電、交通等行業(yè)中的導電桿、電阻焊電極、引線框架、架空導線和換向片等材料。
【IPC分類】C22C1/02, C22C9/00
【公開號】CN105274385
【申請?zhí)枴緾N201510759406
【發(fā)明人】謝明, 王松, 孫紹霞, 張吉明, 李愛坤, 劉滿門, 王塞北, 胡潔瓊, 朱剛, 李再久, 楊有才, 陳永泰, 陳松
【申請人】昆明貴金屬研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月9日