CN110616352A - 一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法，属于新型铜合金材料加工领域。该合金成分为硒：0.15‑‑0.6 w%，碲：0‑‑0.25 w%，微量添加元素：0.02‑‑0.1 w%，铜：余量，微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种，采用感应炉熔炼，其步骤包括配料、双层覆盖、合金熔炼、浇注、速冷获得铸坯；铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧成型，变形道次4次，使合金晶粒沿形变方向拉长，细化，同时第二相质点原位生成细小纤维状组织，其电导率可达86‑‑94%IACS，抗拉强度可达520 MPa‑‑580MPa。

Description

一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于新型铜合金材料加工领域，具体涉及一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法。
背景技术
工业纯铜具有良好的导电、导热性能，并且塑性较好，因而工业纯铜用途广泛，常用于导电、导热等器材，但是，随着工业技术的飞速发展，工业纯铜强度低、软化温度低等缺点使其应用受到限制，这就要求开发新的高强高导铜合金，目前所开发的这类铜合金主要有铜锆、铜铬、铜镉、铜银、铜镁合金，但由于价格高、对环境影响大、导电性达不到要求等诸多原因，使这些合金并没有在大范围内使用。
碲的加入，赋予了纯铜抗电弧、抗电蚀等特殊性能，申请号为02113262.3，名称为“一种高强、高导、高灭弧的碲铜合金材料”，申请号为02133772.1，名称为“接触网导线用铜合金材料”中表明第三组元——镁的加入，使铜碲合金的强度有所提高，但导电率偏低，最高仅为76% IACS，《中外常用金属材料手册》（西安省标准化情报研究所编）中公开了牌号为C14500和C14510的易切削铜碲磷合金，但其强度仅为260MPa，不具有高强高导、抗电弧和易切削相结合的综合性能指标。同时这些合金由于采用高纯碲为原料，资源有限，导致其研发和应用受到限制，因此迫切需要研制和开发新型高导电导热材料。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法，其特点是以硒元素代替碲元素，采用感应电炉熔炼，双层覆盖，速冷得到铸坯，经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成φ6 mm铜棒，以获得高强高导铜硒多元合金，还可以根据加工需要调整其切削性能。
本发明提出的技术方案：引入硒（碲），微量添加元素，利用微量添加元素去除熔炼过程中产生的气体、杂质等以减少铸造缺陷，以感应炉熔炼，结合双层覆盖取代真空熔炼工艺，进而采用热挤压，结合冷轧工艺改善组织，提高力学性能，同时实现高强高导。
本发明提供一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法，具体步骤如下：
1）、根据铜硒多元合金成分设计，硒：0.15--0.6 w%，碲：0~0.25 w%，微量添加元素：0.02--0.1 w%，铜：余量，进行配料；微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种；
2）、采用感应炉熔炼，其步骤包括配料、双层覆盖、合金熔炼、浇注、速冷获得铸坯；
3）铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成φ6 mm铜棒，获得高强高导合金棒材。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备的铜硒多元合金材料电导率可达86--94% IACS，抗拉强度可达520 MPa~580 MPa
2、本发明制备出的铜硒多元合金材料切削性能良好，硒（碲）、磷等均能改善合金材料的切削性能，因此可以通过控制硒（碲）、磷的加入量来调整合金的切削性能。其中硒（碲）是铜基体的非固溶元素，在合金凝固过程中，非固溶的硒、碲原子从合金液中析出生成Cu2Se、Cu2Te、Cu2（Se，Te）质点相，强化了铜基体，经热挤压、冷轧变形后使合金晶粒沿形变方向拉长，细化，同时第二相质点原位生成细小纤维状组织，大幅度提高合金硬度与强度，但对铜基体导电性削弱较少，同时赋予了铜合金优良的切削性能。
3、本发明以硒代碲，市场上硒的价格约为碲价格的2/5--3/5，因此，铜硒多元合金比铜碲合金在添加元素的成本上有大幅降低。
具体实施方式
实施例1
1、配料
按硒0.06 w%，磷0.05 w%，铜余量配料；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、磷，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为86.5 % IACS，抗拉强度为580MPa。
实施例2
1、配料
按硒0.05 w%，锂0.02 w%，铜余量配料；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、锂，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为90.3% IACS，抗拉强度为545 MPa。
实施例3
1、配料
按硒0.25 w%，碲0.25 w%、锂0.02 w%，铜余量配料；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、碲、锂，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为92.5% IACS，抗拉强度值为550MPa。
实施例4
1、配料
按硒0.25 w%，碲0.25 w%、铈0.04 w%，铜余量配料；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、碲、铈继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为91.8% IACS，抗拉强度为560 MPa。
实施例5
1、配料
按硒0.15%，碲0.15%、铈0.02%，镧0.03%，铜余量配料，其中硒、碲分别以铜硒中间合金、铜碲中间合金加入；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、碲、铈、镧，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为93.5% IACS，抗拉强度值为520MPa。
实施例6
1、配料
按硒0.35 w%，铈0.05 w%，镧0.05 w%，铜余量配料；
2、熔炼浇注
首先在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150 ℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、铈、镧，继续熔炼，温度控制在1180--1200 ℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯。
3、变形工艺
铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材。
本实施例制备的铜硒多元合金材料的导电率为92.1% IACS，抗拉强度为535 MPa。

Claims (1)

1.一种高强高导铜硒多元合金材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1）、根据铜硒多元合金成分设计，硒：0.15--0.6 w%，碲：0--0.25 w%，微量添加元素：0.02--0.1 w%，铜：余量，进行配料；微量添加元素至少为锂、磷、稀土中的一种或两种；
2）、采用感应炉熔炼，在感应炉中装入工业纯铜，加入双层覆盖剂，加热至1140--1150℃，使得纯铜熔清，然后分别加入硒、碲及微量添加元素，继续熔炼，温度控制在1180--1200℃，使得合金元素均匀分布于铜液中，待完全熔化后保温10--15分钟，熔炼完成即浇注，速冷成铸坯；
3）铸坯经热挤压成直径为φ10 mm的铜棒后，采用冷轧工艺轧制成型，变形道次4次，获得φ6 mm高强高导合金棒材，其电导率可达86--94% IACS，抗拉强度可达520 MPa--580MPa。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05287417A (ja) * 1992-04-15 1993-11-02 Fujikura Ltd 高強度高導電率銅合金
CN1101081A (zh) * 1992-11-04 1995-04-05 奥林公司 具有高强度和高导电性的铜合金
CN1580303A (zh) * 2004-05-14 2005-02-16 四川大学 抗电弧的铜碲铬多元合金材料
CN102383078A (zh) * 2011-11-10 2012-03-21 中色（宁夏）东方集团有限公司 一种高强度高导电率铍铜合金的制备方法
CN102912179A (zh) * 2012-10-24 2013-02-06 四川大学 高导电导热铜碲硒多元合金材料
CN103526069A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 四川大学 高导电导热铜硒多元合金材料
CN103572091A (zh) * 2013-11-22 2014-02-12 湖南稀土金属材料研究院 铜合金材料、其制备方法以及由其制备的铜导线
JP2015091603A (ja) * 2014-11-21 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 銅合金の製造方法
CN106222477A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 徐高磊 一种电动汽车充电桩连接器用碲铜合金及其生产工艺
CN106987739A (zh) * 2017-04-05 2017-07-28 浙江大学 用于高铁接触线的铜合金及其制备方法
CN110157932A (zh) * 2019-04-15 2019-08-23 中国航发北京航空材料研究院 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05287417A (ja) * 1992-04-15 1993-11-02 Fujikura Ltd 高強度高導電率銅合金
CN1101081A (zh) * 1992-11-04 1995-04-05 奥林公司 具有高强度和高导电性的铜合金
CN1580303A (zh) * 2004-05-14 2005-02-16 四川大学 抗电弧的铜碲铬多元合金材料
CN102383078A (zh) * 2011-11-10 2012-03-21 中色（宁夏）东方集团有限公司 一种高强度高导电率铍铜合金的制备方法
CN102912179A (zh) * 2012-10-24 2013-02-06 四川大学 高导电导热铜碲硒多元合金材料
CN103526069A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 四川大学 高导电导热铜硒多元合金材料
CN103572091A (zh) * 2013-11-22 2014-02-12 湖南稀土金属材料研究院 铜合金材料、其制备方法以及由其制备的铜导线
JP2015091603A (ja) * 2014-11-21 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 銅合金の製造方法
CN106222477A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 徐高磊 一种电动汽车充电桩连接器用碲铜合金及其生产工艺
CN106987739A (zh) * 2017-04-05 2017-07-28 浙江大学 用于高铁接触线的铜合金及其制备方法
CN110157932A (zh) * 2019-04-15 2019-08-23 中国航发北京航空材料研究院 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱达川等: "铜碲合金时效工艺的研究", 《稀有金属材料与工程》 *

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