CN110029253A - 一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合金材料技术领域，具体为一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法，由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％‑4.5wt％，Ti：0.05wt％‑0.15wt％，Mn：0.01wt％‑0.3wt％，Cr：0.01wt％‑0.3wt％，稀土Re：0.02wt％‑2wt％，余量为Al。本发明加入铜提高铸造表面品质，与铝形成铜铝化合物，提高合金的强度，由于铜元素的耐腐蚀性能，在与铝元素的协同效能下，表面氧化时而不降低导电性能；加入钛可细化晶粒，提高铸造表面品质，钛与铝形成铝钛化合物，形成过剩、沉淀强化相，提高合金的强度，同时由于钛元素的协同效能而不降低导电性能；加入稀土元素能更好地优化合金内部金属晶体结构，提高了合金的柔韧性，极大地改善折弯裂纹，提高了产品的整体导电性，同时也极大改善了合金的物理机械性能。

Description

一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体为一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法。
背景技术
电工材料很多领域都是采用铜、铝或者钢材作为电气设备的一部分，然而铜作为导电材料使用成本高，而且铜的强度低、抗摩擦性能差，铝作为导电材料使用容易氧化不导电，镀锌钢作为电工材料，虽然体价格便宜，但在恶劣的环境中耐腐蚀性能差，都不能够满足一些特殊设备的要求。鉴于此，我们提供一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出现如今铜导电材料耐蚀性能差、强度低、抗摩擦性能差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％-4.5wt％，Ti：0.05wt％-0.15wt％，Mn：0.01wt％-0.3wt％，Cr：0.01wt％-0.3wt％，稀土Re：0.02wt％-2wt％，余量为Al。
作为优选，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％，Ti：0.05wt％，Mn：0.01wt％，Cr：0.01wt％，稀土Re：0.02wt％，余量为Al。
作为优选，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.0wt％，Ti：0.10wt％，Mn：0.1wt％，Cr：0.1wt％，稀土Re：0.1wt％，余量为Al。
作为优选，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.5wt％，Ti：0.15wt％，Mn：0.3wt％，Cr：0.3wt％，稀土Re：2wt％，余量为Al。
作为优选，所述稀土Re为、钕、钆、镝、铒或镱中的其中两种或两种以上的混合物。
一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料的制备方法，其制备方法具体如下：
S1配料：按照铜铝稀土合金材料的重量百分比配料；
S2熔铸：将各组分按配比在熔炼炉中制得合金；
S3铸锭：通过深井铸造方式浇注成铝锭，并进行均匀化退火处理；
S4热挤压成型：通过热挤压工艺对铸成铝锭进行挤压，挤压成φ10-φ15的圆杆状铝锭。
作为优选，铸锭温度为715-750℃,均匀化退火的温度为475-495℃，均匀化时间为6-8小时。
作为优选，铝锭的挤压温度为450-480℃。
作为优选，所述圆杆状铝锭的拉伸强度为200-250MPa，电导率为45％-55％IACS。
本发明合金元素作用以及设定依据：铜铝稀土合金材料中加入铜提高铸造表面品质，与铝形成铜铝化合物，提高合金的强度，同时由于铜元素的耐腐蚀性能，在与铝元素的协同效能下，表面氧化时而不降低导电性能。
铜铝稀土合金材料中加入钛可以细化晶粒，提高铸造表面品质，钛与铝形成铝钛化合物，形成过剩、沉淀强化相，提高合金的强度，同时由于钛元素的协同效能而不降低导电性能。
铜铝稀土合金材料中加入锰可以改善抗蚀性和焊接性能，同时可以减少铁的有害影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法加入铜提高铸造表面品质，与铝形成铜铝化合物，提高合金的强度，同时由于铜元素的耐腐蚀性能，在与铝元素的协同效能下，表面氧化时而不降低导电性能；加入钛可以细化晶粒，提高铸造表面品质，钛与铝形成铝钛化合物，形成过剩、沉淀强化相，提高合金的强度，同时由于钛元素的协同效能而不降低导电性能；加入锰可以改善抗蚀性和焊接性能，同时可以减少铁的有害影响；加入稀土元素能更好地优化合金内部金属晶体结构，提高了合金的柔韧性，极大地改善折弯裂纹，提高了产品的整体导电性，同时也极大改善了合金的物理机械性能，无有害物质析出，耐腐蚀性能好，强度高，同时具有良好的导电性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％，Ti：0.05wt％，Mn：0.01wt％，Cr：0.01wt％，稀土Re：0.02wt％，余量为Al，稀土Re为、钕、钆、镝、铒或镱中的其中两种或两种以上的混合物。
本实施例的铜铝稀土合金材料制备方法具体如下：
S1配料：按照铜铝稀土合金材料的重量百分比配料；
S2熔铸：将各组分按配比在熔炼炉中制得合金；
S3铸锭：通过深井铸造方式浇注成铝锭，并进行均匀化退火处理；
S4热挤压成型：通过热挤压工艺对铸成铝锭进行挤压，挤压成φ10-φ15的圆杆状铝锭。
值得说明的是，本实施例的铸锭温度为720℃,均匀化退火的温度为485℃，均匀化时间为6小时，铝锭的挤压温度为460℃。
此外，本实施例的制备方法生产出的圆杆状铝锭的拉伸强度为206MPa，电导率为46.2％IACS。
实施例2
一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.0wt％，Ti：0.10wt％，Mn：0.1wt％，Cr：0.1wt％，稀土Re：0.1wt％，余量为Al，稀土Re为、钕、钆、镝、铒或镱中的其中两种或两种以上的混合物。
本实施例的铜铝稀土合金材料制备方法具体如下：
S1配料：按照铜铝稀土合金材料的重量百分比配料；
S2熔铸：将各组分按配比在熔炼炉中制得合金；
S3铸锭：通过深井铸造方式浇注成铝锭，并进行均匀化退火处理；
S4热挤压成型：通过热挤压工艺对铸成铝锭进行挤压，挤压成φ10-φ15的圆杆状铝锭。
值得说明的是，本实施例的铸锭温度为720℃,均匀化退火的温度为480℃，均匀化时间为8小时，铝锭的挤压温度为480℃。
此外，本实施例的制备方法生产出的圆杆状铝锭的拉伸强度为215MPa，电导率为48.5％IACS。
实施例3
一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.5wt％，Ti：0.15wt％，Mn：0.3wt％，Cr：0.3wt％，稀土Re：2wt％，余量为Al，稀土Re为、钕、钆、镝、铒或镱中的其中两种或两种以上的混合物。
本实施例的铜铝稀土合金材料制备方法具体如下：
S1配料：按照铜铝稀土合金材料的重量百分比配料；
S2熔铸：将各组分按配比在熔炼炉中制得合金；
S3铸锭：通过深井铸造方式浇注成铝锭，并进行均匀化退火处理；
S4热挤压成型：通过热挤压工艺对铸成铝锭进行挤压，挤压成φ10-φ15的圆杆状铝锭。
值得说明的是，本实施例的铸锭温度为720℃,均匀化退火的温度为490℃，均匀化时间为8小时，铝锭的挤压温度为480℃。
此外，本实施例的制备方法生产出的圆杆状铝锭的拉伸强度为220MPa，电导率为52.7％IACS。
上述的各实施例得到的铜铝稀土合金的拉伸强度和电导率如下表所示：
对比参数 拉伸强度(MPa) 电导率(IACS)
实施例1 206 46.2％
实施例2 215 48.5％
实施例3 220 52.7％
根据以上三组实施例的效果对比，生产出铜铝稀土合金的材料环保，无有害物质析出，耐腐蚀性能好，强度高，同时具有良好的导电性能。
本发明的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料及其制备方法中加入铜提高铸造表面品质，与铝形成铜铝化合物，提高合金的强度，同时由于铜元素的耐腐蚀性能，在与铝元素的协同效能下，表面氧化时而不降低导电性能；加入钛可以细化晶粒，提高铸造表面品质，钛与铝形成铝钛化合物，形成过剩、沉淀强化相，提高合金的强度，同时由于钛元素的协同效能而不降低导电性能；加入锰可以改善抗蚀性和焊接性能，同时可以减少铁的有害影响；加入稀土元素能更好地优化合金内部金属晶体结构，提高了合金的柔韧性，极大地改善折弯裂纹，提高了产品的整体导电性，同时也极大改善了合金的物理机械性能。生产出铜铝稀土合金的材料环保，无有害物质析出，耐腐蚀性能好，强度高，同时具有良好的导电性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其特征在于：所述铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％-4.5wt％，Ti：0.05wt％-0.15wt％，Mn：0.01wt％-0.3wt％，Cr：0.01wt％-0.3wt％，稀土Re：0.02wt％-2wt％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其特征在于：铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：3.0wt％，Ti：0.05wt％，Mn：0.01wt％，Cr：0.01wt％，稀土Re：0.02wt％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其特征在于：铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.0wt％，Ti：0.10wt％，Mn：0.1wt％，Cr：0.1wt％，稀土Re：0.1wt％，余量为Al。
4.根据权利要求1所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其特征在于：铜铝稀土合金材料由以下成分按照重量百分比组成：Cu：4.5wt％，Ti：0.15wt％，Mn：0.3wt％，Cr：0.3wt％，稀土Re：2wt％，余量为Al。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其特征在于：所述稀土Re为、钕、钆、镝、铒或镱中的其中两种或两种以上的混合物。
6.一种环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料的制备方法，包括权利要求1-5任意一项所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料，其制备方法具体如下：
S1配料：按照铜铝稀土合金材料的重量百分比配料；
S2熔铸：将各组分按配比在熔炼炉中制得合金；
S3铸锭：通过深井铸造方式浇注成铝锭，并进行均匀化退火处理；
S4热挤压成型：通过热挤压工艺对铸成铝锭进行挤压，挤压成φ10-φ15的圆杆状铝锭。
7.根据权利要求6所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料的制备方法，其特征在于：铸锭温度为715-750℃,均匀化退火的温度为475-495℃，均匀化时间为6-8小时。
8.根据权利要求6所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料的制备方法，其特征在于：铝锭的挤压温度为450-480℃。
9.根据权利要求6所述的环保高耐腐蚀电力用铜铝稀土合金材料的制备方法，其特征在于：所述圆杆状铝锭的拉伸强度为200-250MPa，电导率为45％-55％IACS。
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