CN103773990B

CN103773990B - 一种磁电器件用导电铜合金及制备方法

Info

Publication number: CN103773990B
Application number: CN201410076218.5A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲; 陶诏灵; 郑泽昌; 潘子云; 谢艳春; 何晓蕾; 徐小雪; 王贺强; 邱奕婷; 陆阳平; 赵佳玉; 王冰; 宋超
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Changshu Zijin Intellectual Property Service Co.,Ltd.
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103773990A

Abstract

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种磁电器件用导电铜合金及制备方法。本发明提供磁电器件用导电铜合金，该合金薄带材料具有高的导电率。本发明还提供磁电器件用导电铜合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm？0.03-0.05%，Nd？0.01-0.03%，Fe？0.01-0.03%，Sb？0.04-0.06%，Be？0.03-0.06%，其余为Cu。

Description

一种磁电器件用导电铜合金及制备方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种磁电器件用导电铜合金及制备方法。

背景技术

CN201110354310.X本发明涉及一种高导电率铍铜合金的制备方法，该方法是将低铍合金与铜铌复合材料一起进行熔炼，而后铸造成锭，再经热加工，大加工率冷加工，固溶处理，精轧或产品拉拔和时效处理后得到高导电率铍铜合金。该发明通过在高导电率的低铍合金中加入弥散分布的铜铌复合材料，后经过一次热加工和多次大加工率的冷加工后，均匀弥散分布的铌粒子在低铍合金中形成有序的复合结构，极大的提高了低铍合金的强度和硬度，且对低铍合金的导电率影响不大。但是材料导电率偏低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供磁电器件用导电铜合金，该合金薄带材料具有高的导电率。

本发明的另一目的是提供磁电器件用导电铜合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明技术方案如下：

一种磁电器件用导电铜合金，其特征在于，各成分的重量百分含量为：Sm0.03-0.05％，Nd0.01-0.03％，Fe0.01-0.03％，Sb0.04-0.06％，Be0.03-0.06％，其余为Cu。

一种磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入，纯度均大于99.9％；

2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5～8×10-2Pa后开始加热，合金加热至1280-1310℃后，保温15-25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉后，将熔融液态合金浇入铸型中；

3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留15-20分钟后取出，取出后在3-5分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110-120℃，保温20-30分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860-890℃，然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为20-35℃，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15％，亚硝酸钠20％，硝酸钾20％，食盐10％，其余水；淬火后再放入加热炉中，在350-400℃保温5-7小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。

步骤2)中铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比蒙脱石1-3％，水玻璃3-6％，硼酸1-2％，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120-130℃炉中硬化20-30分钟取出，冷却至室温。

所述水玻璃采用钠水玻璃，钠水玻璃波美度Be44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钠质量百分含量为14.0-17.0％，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0％，其余为水。

所述蒙脱石的化学式为(Al₂，Mg₃)Si₄O₁₀OH₂·nH₂O，莫来石砂的化学式为3Al₂O₃·2SiO₂，蒙脱石粉粉粒尺寸为3-5微米，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。

步骤3)中合金棒的直径为10-15mm，长度100-150mm。

步骤3)中热态塑性变形的变形率为10-15％。

本发明的有益效果：

本发明材料中Sm、Nd、Be、Sb可细化晶粒改善材料的塑性提高冷热加工性能，同时提高材料强度，本发明合金中添加的Sm、Nd元素，起脱氧、除去低熔点杂质元素作用，提高材料的导电性能。Sb元素还可配合400热处理，增强沉淀强化的程度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。采用浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热温度为110-120℃，保温20-30分钟后取出。然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860-890℃，塑性变形的变形率为10-15％。然后在高温下取出进行淬火。淬火液的温度为20-35℃。淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15％，亚硝酸钠20％，硝酸钾20％，食盐10％，其余水。然后放入加热炉中，在350-400℃保温5-7小时，所得产品具有优异导电性能、良好的机械性能和细晶形成能力。

本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外本发明合金采用快速冷却、低温深冷、热处理和合金化结合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，保证了合金的导电性能，也保证了合金的力学性能。本发明导电铜合金可以应用于磁电器件。

附图说明

图1为本发明实施例一制备的材料组织图。

由图1可见，本发明制备的组织均匀致密。

具体实施方式：

以下各实施例中所用原料均如下：

水玻璃采用钠水玻璃，波美度Be44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钠质量百分含量为14.0-17.0％，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0％，其余为水。

蒙脱石的化学式为(Al₂，Mg₃)Si₄O₁₀OH₂·nH₂O，蒙脱石粉粉粒尺寸为3-5微米。

莫来石砂的化学式为3Al₂O₃·2SiO₂，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。

实施例一：

本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.03％，Nd0.01％，Fe0.01％，Sb0.04％，Be0.03％，其余为Cu。

本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤：

2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5×10^-2Pa后开始加热，合金加热至1280℃后，保温15分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，然后将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比蒙脱石1％，水玻璃3％，硼酸1％，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120℃炉中硬化20分钟取出，冷却至室温；

3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留15分钟后取出，取出后在3分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为10mm，长度100mm；浇注时型腔内的温度为-170～-180℃，浇注完成10分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110℃，保温20分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860℃，热态塑性变形的变形率为10％；然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为20℃，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15％，亚硝酸钠20％，硝酸钾20％，食盐10％，其余水；淬火后再放入加热炉中，在350℃保温5小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。

实施例二：

本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.05％，Nd0.03％，Fe0.03％，Sb0.06％，Be0.06％，其余为Cu。

本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤：

2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到8×10^-2Pa后开始加热，合金加热至1310℃后，保温25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比蒙脱石3％，水玻璃6％，硼酸2％，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于130℃炉中硬化30分钟取出，冷却至室温；

3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留20分钟后取出，取出后在5分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为15mm，长度150mm；浇注时型腔内的温度为-170～-180℃，浇注完成20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至120℃，保温30分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在890℃，热态塑性变形的变形率为15％；然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为35℃，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15％，亚硝酸钠20％，硝酸钾20％，食盐10％，其余水；淬火后再放入加热炉中，在400℃保温7小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。

实施例三：

本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.04％，Nd0.04％，Fe0.02％，Sb0.05％，Be0.04％，其余为Cu。

本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤：

2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到6×10^-2Pa后开始加热，合金加热至1300℃后，保温20分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比蒙脱石2％，水玻璃4％，硼酸1.5％，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于125℃炉中硬化25分钟取出，冷却至室温；

3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留17分钟后取出，取出后在4分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为12mm，长度130mm；浇注时型腔内的温度为-170～-180℃，浇注完成15分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至115℃，保温25分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在870℃，热态塑性变形的变形率为13％；然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为30℃，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15％，亚硝酸钠20％，硝酸钾20％，食盐10％，其余水；淬火后再放入加热炉中，在380℃保温6小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。

实施例四：(成份配比不在本发明设计方案内)

本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.02％，Nd0.005％，Fe0.005％，Sb0.03％，Be0.02％，其余为Cu。

本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法步骤同实施例一。

实施例五：(成份配比不在本发明设计方案内)

本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.06％，Nd0.04％，Fe0.04％，Sb0.07％，Be0.07％，其余为Cu。

本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法步骤同实施例一。

表一

由表一可以看出，超出本申请规定的原料范围，性能非但提高，反而降低。原因是元素过多，会反应形成过多化合物，也降低了合金元素的有效作用。Sm、Nd元素过多，不再起作用，浪费原材料。由上表可以看出，添加Sm、Nd、Fe、Sb、Be元素有助于合金性能的提高。

Claims

1.一种磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

1)首先按照重量百分含量为：Sm0.03-0.05％，Nd0.01-0.03％，Fe0.01-0.03％，Sb0.04-0.06％，Be0.03-0.06％，其余为Cu进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入，纯度均大于99.9％；

2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5～8×10^-2Pa后开始加热，合金加热至1280-1310℃后，保温15-25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉后，将熔融液态合金浇入铸型中；

2.根据权利要求1所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：步骤2)中铸型通过以下方法制作：各成份按重量百分比蒙脱石1-3％，水玻璃3-6％，硼酸1-2％，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120-130℃炉中硬化20-30分钟取出，冷却至室温。

3.根据权利要求2所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：所述水玻璃采用钠水玻璃，钠水玻璃波美度Be44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钠质量百分含量为14.0-17.0％，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0％，其余为水。

4.根据权利要求2所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：所述蒙脱石的化学式为(Al₂，Mg₃)Si₄O₁₀OH₂·nH₂O，莫来石砂的化学式为3Al₂O₃·2SiO₂，蒙脱石粉粉粒尺寸为3-5微米，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。

5.根据权利要求1所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：步骤3)中合金棒的直径为10-15mm，长度100-150mm。

6.根据权利要求1所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是：步骤3)中热态塑性变形的变形率为10-15％。