CN105714133B - 一种Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金棒材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种Cu‑Cr‑Zr‑Mg合金棒材的制备方法，由以下步骤组成：以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1~1Pa，1300~1400℃下熔化，在氩气气氛下浇注出合金铸坯；将合金铸坯锯切处理后，加热至910~950℃，保温30~100min；将合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20~30℃在线淬火，水淬时间为20~60min；将合金棒材室温拉拔；将室温拉拔后的合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400~500℃，时间为1~6h，空冷或随炉冷却。本发明的优点为可实现在线淬火，省却了传统工艺中的加热工序及相应的加热设备，有利于降低能源消耗，减少金属损耗，提高生产效率，降低生产成本，适合于批量工业生产。

Description

一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属制备技术领域，特别是涉及一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法。
背景技术
Cu-Cr-Zr系合金是一类重要的功能结构材料，因其同时兼有强度、硬度高，导电、导热性高，抗高温软化能力优异，焊接性能优良，耐磨性和减磨性好等显著特点而受到广泛重视，在核装备、高铁接触导线、大型集成电路引线框架、电阻焊电极和连铸结晶器等方面得到广泛的应用，是最具发展潜力的高强高导型铜合金，已成为世界各工业国竞相研究和开发的重点。
目前开发的Cu-Cr-Zr系合金棒材一般制备工艺为：真空熔铸→热挤压→加热→淬火→拉伸→时效→拉伸。该工艺虽然能够制备综合性能良好的Cu-Cr-Zr系合金棒材，但工艺流程较长且在加热-淬火工序中加热温度达900~975℃[钟卫佳, 马可定, 吴维治, 《铜加工技术实用手册》, 北京: 冶金工业出版社, 2007: p206]，能源消耗大，淬火导致金属表面氧化严重，增加了金属损耗，且需配备专门的加热和淬火设备，致使生产成本增加，严重限制了Cu-Cr-Zr系合金的进一步推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种流程短、成本低、性能高的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，由以下步骤组成：
1）以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1~1Pa，1300~1400℃下熔化，铸型预热温度为80~150℃，在氩气气氛下
浇注出Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯；
2）将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯锯切处理后，加热至910~950℃，保温30~100min，同时将挤压筒和挤压模具预热至400~600℃；
3）将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20~30℃在线淬火，时间为20~60min；
4）将Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室温拉拔；
5）将室温拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400~500℃，时间为1~6h，冷却方式为空冷或随炉冷却。
所述铜铬合金中铬含量为10~15%。
所述铜锆合金中锆含量为20~30%。
所述铜镁合金中镁含量为20~25%。
本发明的优点在于：
1.本发明将Cu-Cr-Zr合金棒材传统制备工艺中热挤压-加热-淬火3道工序简化为热挤压-水封处理2道工序，并实现了在线淬火，省却了传统工艺中的加热工序及相应的加热设备，有利于降低能源消耗，减少金属损耗，提高生产效率，降低生产成本，适合于批量工业生产。
2.采用本发明制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度≥550MPa、延伸率≥6.0%，导电率≥80%IACS，具有优良的力学性能和导电性能，在电阻焊电极、导电嘴等要求高强度高导电性能的使用领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
直径尺寸为Φ6mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为10%，所述铜锆合金中锆含量为20%，所述铜镁合金中镁含量为20%。首先将原料在1400℃下熔化，真空度为0.1Pa，在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为150℃；将合金铸坯锯切处理后加热至950℃，保温100min，同时将挤压筒和挤压模具预热至400℃；将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ13mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为30℃，时间为20min；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ6mm的棒材；将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为500℃，时间为1h，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为587MPa，延伸率为6.4%，导电率为80%IACS。
实施例2
直径尺寸为Φ8mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为10%，所述铜锆合金中锆含量为25%，所述铜镁合金中镁含量为20%。首先将原料在1300℃下熔化，真空度为0.1Pa，在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为80℃；将合金铸坯锯切处理后加热至910℃，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600℃；将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ16mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为20℃，时间为30min；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ9mm的棒材；将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为400℃，时间为6h，冷却方式为空冷。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为571MPa、延伸率为7.2%、导电率为81%IACS。
实施例3
直径尺寸为Φ10mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为15%，所述铜锆合金中锆含量为20%，所述铜镁合金中镁含量为25%。首先将原料在1300℃下熔化，真空度为0.1Pa，在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为80℃；将合金铸坯锯切处理后加热至910℃，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600℃；将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ19mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为20℃，时间为40min；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ10mm的棒材；将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为400℃，时间为6h，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为563MPa、延伸率为7.5%、导电率为81%IACS。
实施例4
直径尺寸为Φ12mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制备方法。
以阴极铜、铜铬、铜锆和铜镁为原料，所述铜铬合金中铬含量为15%，所述铜锆合金中锆含量为30%，所述铜镁合金中镁含量为25%。首先将原料在1300℃下熔化，真空度为0.1Pa，在氩气保护气氛下浇注出Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg合金铸坯，铸型预热温度为150℃；将合金铸坯锯切处理后加热至910℃，保温30min，同时将挤压筒和挤压模具预热至600℃；将合金铸坯热挤压成直径尺寸为Φ22mm的棒材，并进行水封处理，实现在线水淬，水温为20℃，时间为60min；将合金棒材进行室温拉拔加工至直径尺寸为Φ12mm的棒材；将室温拉拔加工后的合金棒材在氩气保护气氛下进行时效处理，时效处理温度为500℃，时间为6h，冷却方式为随炉冷却。所制备的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉强度为552MPa、延伸率为8.7%、导电率为83%IACS。
采用传统工艺制备Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg棒材，其性能为抗拉强度550MPa，延伸率6.0%，导电率80%IACS。比较结果表明，采用本发明制备的Cu-0.9Cr-0.3Zr-0.2Mg合金棒材性能优于传统工艺所得合金。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是由以下步骤组成：
1）以阴极铜，铜铬、铜锆和铜镁中间合金为原料，在真空度为0.1~1Pa，1300~1400℃下熔化，铸型预热温度为80~150℃，在氩气气氛下浇注出Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯；
2）将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯锯切处理后，加热至910~950℃，保温30~100min，同时将挤压筒和挤压模具预热至400~600℃；
3）将Cu-Cr-Zr-Mg合金铸坯热挤压成棒材，进行水封处理，水温为20~30℃在线淬火，水淬时间为20~60min；
4）将Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室温拉拔；
5）将室温拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氩气气氛下时效处理，时效处理温度为400~500℃，时间为1~6h，冷却方式为空冷或随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜铬合金中铬含量为10~15%。
3.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜锆合金中锆含量为20~30%。
4.根据权利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制备方法，其特征是所述铜镁合金中镁含量为20~25%。
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