CN102560184B

CN102560184B - 无铅易切削高导电率的钙铜材料

Info

Publication number: CN102560184B
Application number: CN 201210014212
Authority: CN
Inventors: 彭锋; 夏宝平; 刘剑平; 冯斌; 张路
Original assignee: NINGBO XING'AODAO METAL NEW MATERIAL CO Ltd; NINGBO AODA COPPER PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: Ningbo Xing'aodao Metal New Material Co., Ltd.
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: CN102560184A

Abstract

本发明公开一种无铅易切削高导电率的钙铜材料，其特征在于：该材料的重量百分比组成为：Ca0.1～1.0％、镧铈合金0.01～0.1％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。本发明的钙铜材料具有良好的导电率和良好的切削加工性能，而且可以退火处理且可焊性能好的优点。

Description

无铅易切削高导电率的钙铜材料

技术领域：

本发明涉及一种无铅易切削高导电率(IACS％——85～93％)的钙铜材料。

背景技术：

精密导电器体件不但要求有较高的导电性，由于形状复杂，还要求精密的尺寸、光洁的表面。制造这些精密导电器件的材料大部分要切削加工，因此要求材料既有高的导电率还要有良好的切削加工性能。目前，国内外采用的材料主要有碲铜C14500、QTe0.5.等材料。碲对铜的导电率及热导率的影响很小，由于碲以弥散独立相Cu₂Te存在于铜中使切屑易断，提高铜的可切削性能，但是碲铜只能在加工状态使用，不能退火处理，因为退火(600℃左右)时Cu₂Te会沿晶界析出，使材料变脆，另外碲使铜的可焊性能恶化，不容易采用氧乙炔和电阻焊。

发明内容：

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种既具有良好的导电率和良好的切削加工性能，而且可以退火处理且可焊性能好的无铅易切削高导电率的钙铜材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种无铅易切削高导电率的钙铜材料，该材料的重量百分比组成为：Ca 0.1～1.0％、镧铈合金0.01～0.1％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质(不可避免的杂质)，且满足Cu+Ca＞99.90％(即铜和钙重量百分比之和＞99.90％)、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％(即铜、钙和镧铈合金重量百分比之和＞99.94％)。

本发明的钙铜材料其重量百分比组成优选方案之一是：Ca 0.15～0.85％、镧铈合金0.01～0.08％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。

本发明的钙铜材料更优选的重量百分比组成是：Ca 0.2～0.6％、镧铈合金0.015～0.05％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。

上述镧铈合金中，镧含量为30％～40％(重量百分比含量)。

本发明钙铜中限定金属元素种类和添加量的原因在于：

钙：为了改善切削性能而加入的，由于钙不固溶于铜，以弥散独立相CaCu₅(γ相)存在于铜中，使切屑易断，材料的切削性能随Ca含量的提高而提高。导电率随Ca含量的提高有所下降。Ca含量大于1.0％，材料导电率下降明显，ICAS在80％以下，材料塑性下降，而对材料的切削性能无进一步改善效果。Ca含量低于0.1％，导电率ICAS％在94％以上，但切削性能改善不够明显。所以最优选的Ca含量在0.2～0.6％之间。

镧铈合金：稀土元素一般不固溶于铜，但少量的稀土金属的加入，能提高铜的导电率。这类元素可与铜中的杂质铅、铋等形成高熔点化合物，呈细小球形质点均匀分布于晶内，可细化晶粒，提高材料的切削性能，也可提高材料的高温塑性。稀土含量低于0.01％，细化晶粒效果不明显，超过0.05％会影响材料的导电率，最优选范围在0.015～0.05％之间。

铜：合金材料的铜含量越高，导电率越高，反之导电率下降。合金材料使用的原料电解铜铜含量不能低于99.95％，否则原料电解铜中的杂质含量过高会影响材料的导电性能。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明通过调整合金材料中的铜、钙、镧铈合金中最适当的添加量以得到累积效果，确保合金材料具有优良的切削性能和高的导电率；与现有的碲铜相比，无铅易切削高导电率钙铜可以在退火状态下加工，焊接性能良好，高的软化温度，同时具有高的性价比。

2.本发明的无铅易切削高导电率钙铜(钙铜)与碲铜一样，钙几乎不固溶于铜，对铜的导电率及热导率影响很小，可提高铜的可切削性能；钙铜有良好的冷热加工性能、焊接性能好；由于碲非常昂贵，而钙很便宜，因此钙铜比碲铜更加适宜广泛应用于电导率、切削性、抗蚀性要求高的零件，降低成本。

附图说明

图1实施例3样品材料的吃刀深度0.5mm；

图2实施例3样品材料的吃刀深度1.0mm；

图3实施例4样品材料的吃刀深度0.5mm；

图4实施例4样品材料的吃刀深度1.0mm；

图5实施例7样品材料的吃刀深度0.5mm；

图6实施例7样品材料的吃刀深度1.0mm；

图7实施例8样品材料的吃刀深度0.5mm；

图8实施例8样品材料的吃刀深度1.0mm。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明不仅仅局限于实施例：

本发明实施例合金材料样品制备方法为行业常规方法，大致流程为：配料→工频感应电炉熔炼→全连铸φ103mm的铸锭→630吨挤压机830～860℃挤压→φ23→φ19→φ17→φ15→φ14→φ13，其中配料过程中用的Ca为铜钙中间合金，Ca含量为18～22％，镧铈合金，镧含量为30～40％。

对比样品碲铜也采用同样的工艺条件加工而成。

本发明无铅易切削高导电率钙铜各实施例和对比例碲铜的具体成分含量列表(表1)。

本发明无铅易切削高导电率钙铜各实施例和对比例碲铜各项性能比较列表(表2)。

表2中的电导率检验依据为GB/T 3048.2-2007《电线电缆点性能试验方法第2部分：金属材料电阻率试验》。

表2中的力学性能检验依据为GB/T 228.1-2010。

表2中的切削性能评价通常的方法是：固定切削工艺参数，测定切削力与易切削铅黄铜HPb63-3相对比，得到相对切削率。但实际生产中往往根据切削形状大小、排屑顺畅程度、刀具磨损程度来判定材料的可切削性的“好”或“差”。我们采用的是切屑形态试验方法进行。主轴转速为1000rpm/min，进给量为0.16mm/rer。吃刀深度分别为0.5mm和1.0mm。其中“优”表示切削性能好，“良”表示良好，“差”表示切削性能差。

表1本发明实施例与对比例碲铜合金组分(wt％)

表2实施例合金与对比例合金性能比较

从附图1～8实施例与碲铜比较例的切屑形态对比，从切屑形态比较，钙铜的切削性能比碲铜要好。

上述各种试验结果表明，本发明无铅易切削高导电率钙铜与碲铜比较：切削性能优于碲铜，电导率相当，力学性能相当。钙铜可在退火状态进行冷加工而碲铜不行。钙铜的焊接性能也优于碲铜。所以本发明无铅易切削高导电率钙铜比碲铜(C14500，QTe0.5)综合性能更好、性价比高的材料，比碲铜(C14500、QTe0.5)更适用于导电率、切削性、抗蚀性要求高的零件，如电气接插件、汽车零件、钎焊头、焊炬头等等。

Claims

1.一种无铅易切削高导电率的钙铜材料，其特征在于：该材料的重量百分比组成为：Ca 0.1～1.0％、镧铈合金0.01～0.1％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。

2.根据权利要求1所述的无铅易切削高导电率的钙铜材料，其特征在于：该材料的重量百分比组成为：Ca 0.15～0.85％、镧铈合金0.01～0.08％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。

3.根据权利要求2所述的无铅易切削高导电率的钙铜材料，其特征在于：该材料的重量百分比组成为：Ca 0.2～0.6％、镧铈合金0.015～0.05％、Pb＜0.01％，余量为铜和总量不大于0.06％的杂质，且满足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+镧铈合金＞99.94％。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的无铅易切削高导电率的钙铜材料，其特征在于：所述的镧铈合金中镧含量为30％～40％。