CN1004813B

CN1004813B - 铜锑合金

Info

Publication number: CN1004813B
Application number: CN86108337.7A
Authority: CN
Inventors: 于凤云; 王少华
Original assignee: Hangzhou Nonferrous Metal Calendering Plant; HUNAN INST OF METALLURGICAL MATERIALS
Current assignee: Hangzhou Nonferrous Metal Calendering Plant; HUNAN INST OF METALLURGICAL MATERIALS
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1986-12-02
Publication date: 1989-07-19
Also published as: CN86108337A

Abstract

一种制造水箱散热器与电子工业中用的铜锑合金。该合金的化学成分为（重量）：锑０．０１～０．６０％，锡０．０１～０．６０％，另外还含有（重量）：锆０．０１～０．３％或磷０．０１～０．１％或铈０．０１～０．３％或铈加镧０．０１～０．３％或混合稀土０．０１～０．５％或同时含有上述两种或两种以上元素，余量为铜和杂质。该合金具有较高的导热、导电、耐蚀、耐热和良好的钎焊性能，而且还具有较好的机械性能，易于进行各种压力加工。

Description

铜锑合金

本发明涉及一种制造水箱散热器和电子工业中用的铜锑合金。

目前，国内常用的为T₂紫铜，其软化温度偏低（仅为140℃），因此不能满足水箱散热器材料的工艺需要。国外使用的多为含0.025～0.08%银的银铜合金，虽软化性能有所提高，但价格昂贵，成本较高，也有用含0.1%镉的镉铜合金，但镉污染环境，造成公害（见“铜加工”，1985年，第三期，42页）。

本发明的目的在于提供一种铜锑合金材料，它不仅具有较高的导热、导电、耐蚀、耐热和良好的钎焊性能，而且还具有较好的塑性及综合机械性能，易于进行各种压力加工，成本较低，对环境无污染，可以满足散热器材料的需求，又能达到电子工业中导电率好，中强度材料的需求。

本发明提供了一种铜锑合金材料，其化学成分范围为（重量）：锑0.01～0.60%，锡0.01～0.60%，另外还含有（重量）：锆0.01～0.3%或磷0.01～0.1%或铈0.01～0.3%或铈加镧0.01～0.3%或混合稀土0.01～0.5%，或同时含有上述两种或两种以上元素，还可加入镧0.01～0.3%（重量），余量为铜和杂质。

本发明铜锑合金成分范围确定的理由如下：

锑：从铜锑状态图可见，≤9.5%锑都可得到α固溶体。锑与含氧铜中Cu₂O起反应，形成分布于晶粒内部的高熔点球状粗大质点，从而改善了加工塑性。固溶和生成弥散析出相的杂质和微量元素，均提高软化温度。锑是提高铜基合金软化温度的重要元素之一，但对导电、导热性能有一定影响。为此，确定锑的含量为0.01～0.6%（重量）。

锡：锡与铜的固溶度较大，其固溶相具有较高的强度、硬度和导电性。锡对提高铜的软化温度亦有较大影响。但是，过高的锡含量将影响本发明的经济性，同时对导电、导热性能不利。因此，确定锡的含量为0.01～0.60%（重量）。

锆：锆为高熔点金属，少量固溶于铜，其固溶体可细化铜晶粒，抑制柱状晶的发展，减弱易熔杂质的有害影响，从而提高铜的高温塑性。锆在铜中的固溶度最小，它能析出稳定而细小的沉淀物，有效地阻碍铜合金在退火时位错的消失和晶界的移动。锆的含量确定为0.01～0.3%（重量）。

磷：磷常作铜的脱氧剂，并提高铜液的流动性。磷脱氧中，要求有一定的残留磷量，以改善焊接性和机械性能。磷对铜的软化温度也有一定提高，但显著降低铜的导电性和导热性。为此，磷的含量确定为0.01～0.1%（重量）。

铈（或铈加镧）：微量铈（或铈加镧）能细化晶粒及减少晶间杂质，使铜合金结构紧密而又具有优良的机械性能。由于微量铈的作用，铜的晶界上几乎不存在氧化铜等杂质氧化物脆性相，从而提高合金的冷热加工性能。铈（或铈加镧）的含量为0.01～0.3%（重量）。

稀土金属：稀土金属是优良的变质剂和精炼纯化剂。稀土金属镧、铈、镨、钇等几乎不固溶于铜，它们与铜中杂质铅、铋等形成高熔点化合物，分布在晶粒内部，提高铜的高温塑性并细化铜晶粒。混合稀土适宜的含量为0.01～0.5%（重量）。

另外，加入0.01～0.15%镧（重量），其机械性能，导电率和软化温度均比含银0.15%的银铜合金为高（已用于电机整流子梯排）。

本发明合金的生产工艺流程如下：

熔炼、铸造：在工频感应电炉中熔炼，其炉料为电解铜，如以一吨铜锭计算，电解铜的加入量为970～990公斤，铸前20分钟加入5～10公斤锡及5～10公斤锑，然后将1～4公斤的磷或铈或锆或混合稀土等加入后，立即在立式铁模中浇铸，铸温1100～1250℃，锭大50×200×480毫米。

用铣床铣面，以去掉表层的氧化皮，提高产品质量。经铣面后锭尺寸为45×200×480毫米。

热轧：热轧前锭坯在90千瓦箱式电阻炉中加热，加热温度控制在800～950℃，保温95分钟。炉内气氛为中性或微氧化性气氛。开轧温度控制在850℃左右，在φ220×400毫米三辊热轧机上进行热轧，轧制转速为110转/分。热轧中每道次加工率为37%，总加工率可达80～90%。热轧终了温度控制在600℃左右，热轧坯尺寸为3.8±0.2毫米厚。热轧道次为10道次。

退火：在90千瓦电阻炉中退火，退火温度控制在550～600℃，保温30分钟，以消除热轧应力。

酸洗：采用硫酸与双氧水溶液清除氧化皮效果好、效率高。酸洗溶液的配比为：H₂SO₄∶H₂O₂∶H₂O＝10%∶2%∶88%，在溶液中浸泡30分钟，用45秒钟的时间完成水洗-烘干-刮刷等工序。

初冷轧：在φ200×400毫米二辊不可逆冷轧机上进行，由3.8±0.2毫米厚轧到1.1±0.1毫米。道次加工率为40～50%，总加工率达80～90%。

退火、酸洗：同热轧后的退火、酸洗工序。

预精轧：为保证成品精度必须进行预精轧。预精轧在φ100/φ300×380毫米四辊冷轧机上进行，由1.1±0.1毫米厚度轧到0.7±0.05毫米，对开后再轧到0.18±0.02毫米，道次加工率为40～59%，总加工率为80%。

真空退火：在真空度为1×10^-2～1×10^-3托的真空退火炉中进行，退火温度为450～500℃，保温35分钟，随炉冷却。真空退火可省去酸洗工序并提高成品质量。

精轧：在φ100/φ300×380毫米四辊冷轧机上进行。由0.18±0.02毫米轧成二种规格：0.06±0.005毫米和0.08±0.01毫米。道次加工率为50～70%。

最后，按成品宽度要求剪成70±0.2毫米带材。

本发明铜锑合金具有良好的工艺性能，对工艺生产用各种设备无特别要求，一般设备均可满足。其热加工和冷加工性能优良，在热加工中，对温度不敏感，热轧温度范围宽，冷加工的总加工率高达80～90%，道次加工率最高也可达到70%。与紫铜相比，该合金在高温下氧化不厉害，低真空下可以进行退火，不用保护气体，精轧后的材料表面光洁、无油迹，不起皮，尺寸公差较小，仅0.06+0.005，达到了用户要求。

焙烧试验在波浪带专用试验设备上进行，将材料做成水箱，经380℃温度，1.5分钟焙烧，结果证明，没有一片发生软化现象，材料仍保持原来性能。为验证钎焊性能的优劣，把已焊好的水箱进行破坏试验，检验焊缝钎焊性能，结果证明钎焊性能良好。

表1列出了本发明合金与T₂紫铜、日本银-铜合金的机械性能、导电率、导热率、软化点温度的对比数据。从表1可看出，本发明合金的抗拉强度、硬度和软化点温度明显高于其他同类材料，同一处理状态下的导电率、导热率也优于其它同类材料。表2列出了用户对用于水箱散热器材料各种性能的使用要求，对比结果表明，本发明合金全部达到并超过了要求值。

按本发明制造的铜锑合金，可轧制成不同规格的材料，用于制造水箱散热器以及在电子工业中用于制造电子整流子片、发电机转子用导体或电器开关等。例如，目前国内引进设备所用管带式散热片多采用进口的含0.5%锡的铜基合金或含0.08%银的银铜合金，价格昂贵，用本发明材料可以替进口材料，节约大量外汇，以锑代银，又可节约和降低成本。

使用本发明合金制造散热器，可使散热片减薄，这样可使每万台散热器节省金属材料近20吨。同时，散热片的减薄使散热器重量减轻，散热效率提高，寿命增长，为此带来很大的社会效益。

表1 各合金材料性能对比

表2 对制造水箱散热器材料性能的要求

Claims

1、一种制造水箱散热器和电子工业中用器件的铜锑合金，其特征是含（重量%）Sn0.01～0.60、Sb0.01～0.60、及至少一种或一种以上的Zr0.01～0.3、P0.01～0.1、Ce0.01～0.3、La0.01～0.3、Cc+La0.01～0.3、混合稀土0.01～0.5、余量为铜和杂质。