CN105132734A

CN105132734A - 一种高强度高导电的铜合金材料

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Publication number: CN105132734A
Application number: CN201510408355.9A
Authority: CN
Inventors: 张翼; 朱新宇; 方志平; 仝进峰; 陈晓宇
Original assignee: NANTONG CHANGJIANG ELECTRICAL APPLIANCE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: NANTONG CHANGJIANG ELECTRICAL APPLIANCE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明涉及一种高强度高导电的铜合金材料，包括铜、银、铬、镁、锰、镍以及稀土元素，各组分的重量百分比为：镁0.5-1.5％，锰0.02-0.15％，镍0.02-0.1％，银0.05-0.20％，铬0.15-2.5％，稀土元素0.10-0.50％，余量为铜。该铜合金材料具有较强的抗拉强度、硬度、耐磨性和耐热性，同时具有优良的导电性，能够广泛应用于电力、电子、电气、机械等领域，可以用于电气工程开关触桥、连铸机结晶器内衬、集成电路引线框、大功率异步牵引电动机转子、电气化铁路接触导线、高脉冲磁场导体材料等。

Description

一种高强度高导电的铜合金材料

技术领域

本发明属于铜合金领域，具体而言涉及一种高强度高导电的铜合金材料。

背景技术

高强度高导电铜合金是具有优良综合物理性能和力学性能的高性能金属材料，同时具备结构和功能特性，广泛应用于电力、电子、电气、机械等工业行业，用作电气工程开关触桥、连铸机结晶器内衬、集成电路引线框架、大功率异步牵引电动机转子、电气化铁路接触导线(电车线)、高脉冲磁场导体材料等。

高强度和高导电性是一对矛盾，但在某些高新技术领域，要求材料同时具有高强度和高导电性。目前主要是应用合金化和复合技术来解决这一问题。通过固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化等手段来强化铜基体，技术较成熟，工艺较简单，成本较低，适宜规模化生产，但所得材料强度一般低于450MPa，电导率一般不超过80％IACS，难以满足高新技术对材料性能的要求。复合法制备的铜合金抗拉强度高，但其工艺较复杂，生产成本较高，不利于工业化生产，需深入研究。

材料的微合金化技术是根据材料的应用需要选择不同的合金元素，满足不同的性能要求，在铜银合金的基础上，添加一些微量元素，以起到提高材料力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能，并保持足够的导电性能和较高的强度。

发明内容

本发明提供一种高强度高导电的铜合金材料，该铜合金材料具有较强的抗拉强度、硬度、耐磨性和耐热性，同时具有优良的导电性。

具体的，本发明涉及一种高强度高导电的铜合金材料，其特征在于，包括铜、银、铬、镁、锰、镍以及稀土元素。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的高强度高导电的铜合金材料，包括铜、银、铬、镁、锰、镍以及稀土元素，各组分的重量百分比为：镁0.5-1.5％，锰0.02-0.15％，镍0.02-0.1％，银0.05-0.2％，铬0.55-2.5％，稀土元素0.10-0.5％，余量为铜。

优选地，其中稀土元素为钕、镧、铒和钐；

优选地，稀土元素中含钕30-35％，镧20-25％，铒20-25％，余量为钐(重量百分比)；

在本发明的一个具体实施方式中，所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁0.5-1.5％，锰0.02-0.15％，镍0.02-0.1％，银0.05-0.2％，铬0.55-2.5％，稀土元素0.1-0.5％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30-35％，镧20-25％，铒20-25％，余量为钐。

在本发明一个具体实施方式中，所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，锰0.02％，镍0.02％，银0.05％，铬0.55％，稀土元素0.1％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧20％，铒20％，余量为钐。

在本发明一个具体实施方式中，所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.5％，锰0.15％，镍0.1％，银0.2％，铬2.5％，稀土元素0.5％，余量为铜，其中稀土元素中含钕35％，镧25％，铒25％，余量为钐。

在本发明一个具体实施方式中，所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁0.5％，锰0.1％，镍0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧25％，铒20％，余量为钐。

本发明另一方面提供高强度高导电的铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃-1250℃熔炼30-60分钟，然后依次加入镁、锰、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼5-10分钟；(2)熔炼后在850-900℃下进行2-3小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行70-90％的变形处理；(4)将合金在450-480℃下保温1.5-2小时；(5)在室温下将合金进行70-90％的变形处理。

优选地，其中变形处理方法为轧制、挤压、拉拔。

稀土加入铜银合金中具有以下效果：(1)起到细化晶粒的效果，兼具造渣、净化铜液的作用，可明显改善铸锭的组织及性能；(2)改善铜合金的抗氧化能力及耐高温强度；(3)起到脱氧、脱硫的效果，从而降低氧和硫的有害影响；(4)提高其耐磨性，显著降低材料的磨损流失速率，使其主要磨损机制由严重的粘着磨损变为较轻的磨粒磨损。同时，银是贵金属中相对廉价且具有优良导电性和导热性的金属，故保留微量的银可进一步提高其导电性以及耐热性和耐磨性。

下面结合具体的实施方式，对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，锰0.1％，镍0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧25％，铒20％，余量为钐；

包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃熔炼50分钟，然后依次加入镁、锰、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼10分钟；(2)熔炼后在900℃下进行2小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行80％的变形处理；(4)将合金460℃下保温2小时；(5)在室温下将合金进行80％的变形处理。

实施例2：

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.5％，锰0.15％，镍0.1％，银0.2％，铬2.5％，稀土元素0.5％，余量为铜，其中稀土元素中含钕35％，镧25％，铒25％，余量为钐；

包括以下步骤：(1)先将铜在1250℃熔炼60分钟，然后依次加入镁、锰、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼10分钟；(2)熔炼后在900℃下进行3小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行90％的变形处理；(4)将合金在480℃下保温2小时；(5)在室温下将合金进行90％的变形处理。

实施例3：

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁0.5％，锰0.02％，镍0.02％，银0.05％，铬0.55％，稀土元素0.1％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧20％，铒20％，余量为钐；

包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃熔炼30分钟，然后依次加入镁、锰、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼5分钟；(2)熔炼后在850℃下进行2小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行70％的变形处理；(4)将合金在450℃下保温1.5小时；(5)在室温下将合金进行70％的变形处理。

对照例1：

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，锰0.1％，镍0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，铈25％，铒20％，余量为钐；

对照例2

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，铁0.1％，镍0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧25％，铒20％，余量为钐；

包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃熔炼50分钟，然后依次加入镁、铁、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼10分钟；(2)熔炼后在900℃下进行2小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行80％的变形处理；(4)将合金460℃下保温2小时；(5)在室温下将合金进行80％的变形处理。

对照例3

一种高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，锰0.1％，锌0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧25％，铒20％，余量为钐；

包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃熔炼50分钟，然后依次加入镁、锰、锌、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼10分钟；(2)熔炼后在900℃下进行2小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行80％的变形处理；(4)将合金460℃下保温2小时；(5)在室温下将合金进行80％的变形处理。

实施例4：本发明铜合金的性能检测

将实施例1-3以及对照例1-3的铜合金进行性能检测，检测结果列入表1。

表1本发明铜合金材料的性能

	导电率(％IACS)	抗拉强度(MPa)	伸长率(％)	室温硬度(HV)
					实施例1	97.5	650	9.4	120
实施例2	98.1	648	9.1	118
					实施例3	97.8	643	9.5	118
对照例1	81.6	512	9.2	99
					对照例2	78.9	495	9.1	98
对照例3	89.4	491	7.4	118

Claims

1.一种高强度高导电的铜合金材料，其特征在于，包括铜、银、铬、镁、锰、镍以及稀土元素。

2.根据权利要求1所述的高强度高导电的铜合金材料，包括铜、银、铬、镁、锰、镍以及稀土元素，各组分的重量百分比为：镁0.5-1.5％，锰0.02-0.15％，镍0.02-0.1％，银0.05-0.2％，铬0.55-2.5％，稀土元素0.10-0.5％，余量为铜。

3.根据权利要求1所述的高强度高导电的铜合金材料，其中稀土元素为钕、镧、铒和钐。

4.根据权利要求3所述的高强度高导电的铜合金材料，其中稀土元素中含钕30-35％，镧20-25％，铒20-25％，余量为钐。

5.根据权利要求1所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁0.5-1.5％，锰0.02-0.15％，镍0.02-0.1％，银0.05-0.2％，铬0.55-2.5％，稀土元素0.1-0.5％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30-35％，镧20-25％，铒20-25％，余量为钐。

6.根据权利要求5所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.0％，锰0.02％，镍0.02％，银0.05％，铬0.55％，稀土元素0.1％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧20％，铒20％，余量为钐。

7.根据权利要求5所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁1.5％，锰0.15％，镍0.1％，银0.2％，铬2.5％，稀土元素0.5％，余量为铜，其中稀土元素中含钕35％，镧25％，铒25％，余量为钐。

8.根据权利要求5所述的高强度高导电的铜合金材料，包括如下重量百分比的原料：镁0.5％，锰0.1％，镍0.08％，银0.1％，铬2％，稀土元素0.3％，余量为铜，其中稀土元素中含钕30％，镧25％，铒20％，余量为钐。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高强度高导电的铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先将铜在1200℃-1250℃熔炼30-60分钟，然后依次加入镁、锰、镍、银、铬、稀土元素，同样温度下熔炼5-10分钟；(2)熔炼后在850-900℃下进行2-3小时固溶处理，然后进行淬火处理；(3)将淬火后的合金进行70-90％的变形处理；(4)将合金在450-480℃下保温1.5-2小时；(5)在室温下将合金进行70-90％的变形处理。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中变形处理方法为轧制、挤压、拉拔。