CN113308620A - 一种铜铬锆合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜铬锆合金及其制备方法。铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。制备方包括如下步骤：将原料经熔炼，浇铸，锻造，轧制，退火，即得；在真空条件下进行熔炼，先将铜和铜铬10中间合金加热熔化；在保护气氛下，将铜熔炼至完全熔化，之后依次加入铜锆中间合金、镧；浇铸的温度为1350℃±5℃；锻造的初锻温度为900～1000℃，终锻温度为750～850℃。本发明制备工艺可减少铬、锆元素的损耗，控制合金中气体元素含量，制备的铜铬锆合金均匀，具有高强度高导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铬锆合金及其制备方法。
背景技术
高强度高导电性铜合金是一类新型结构功能材料，具有优良的导电性、导热性和力学性能，广泛地应用于高铁端环导条、接插件、引线框架、焊接材料、结晶器等领域；随着5G技术和信息产业发展，要求产品具有“高热流密度、高功率、稳定性、热响应、超薄”的特性，这就要求高导热、高散热、高导电、高强度等性能同时具备，提出了抗拉强度大于700Mpa、导电率大于70％IACS的要求。而现有材料已不能满足需求，急需开发一种新型高性能的铜合金材料。
研究发现，在铜合金中添加合适量的铬和锆元素，通过熔炼、浇铸、冷(热)变形、固溶、时效热处理等多种工艺方法可以实现以上要求的新型铜合金材料。然而，铜铬锆合金的制备也面临诸多难点：一方面，添加铬含量可以提升合金硬度，但是铬元素在铜中的最大溶解度为0.7％，当加入的铬元素过高时，熔融的铜液变得粘稠，流动性变差，制备工艺(特别是熔炼、浇铸)难度大大增加，且影响添加元素在基体中的均匀性；另一方面，由于Cr、Zr元素均为吸气能力较强的元素，很容易发生氧化反应、烧损，尤其是Zr元素掌握不当可能全都烧损，很难有效添加到铜液中，影响合金的收得率；此外，高温熔体吸气量大，除气困难，保留到固态合金中会成为合金缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中铜铬锆合金的制备中铬元素含量高时制备困难或合金不均匀的缺陷，提供一种铜铬锆合金及其制备方法。本发明制备的铜铬锆合金均匀，具有高强度高导电性能，本发明的制备工艺可减少铬、锆元素的损耗，控制合金中气体元素含量。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种铜铬锆合金，其包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，所述铬的质量百分比较佳地为：4.69～5.35％，例如4.8～5.2％，再例如4.96或5.05％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，所述锆的质量百分比较佳地为：0.078～0.117％，例如0.096％、0.097％或0.1％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，O元素的质量百分比较佳地为≤7ppm，例如4～7ppm，再例如5或6ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，N元素的质量百分比较佳地为≤3ppm，例如2～3ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，C元素的质量百分比较佳地为≤12ppm，例如9～12ppm，再例如10ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，S元素的质量百分比较佳地为≤20ppm，例如15～20ppm，例如18或19ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.05％铬，0.096％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。较佳地，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素5ppm，N元素2ppm，C元素10ppm，S元素20ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.96％铬，0.097％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。较佳地，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素6ppm，N元素3ppm，C元素10ppm，S元素18ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.69％铬，0.078％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。较佳地，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素7ppm，N元素2ppm，C元素12ppm，S元素5ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.35％铬，0.117％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。
较佳地，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素4ppm，N元素2ppm，C元素9ppm，S元素19ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金较佳地具有如下特点：
电导率较佳地为42.0～44.5Ms/m，例如43.2或44.0Ms/m；
抗拉强度较佳地为610～696Mpa，例如637或648Mpa；
屈服强度较佳地为578～654Mpa，例如596或604Mpa；
硬度较佳地为190～215HV，例如196或202HV；
延伸率较佳地为6.5～7.5％，例如6.8或7.1％。
本发明还提供一种铜铬锆合金的制备方法，其包括如下步骤：将原料经熔炼，浇铸，锻造，轧制，退火，即得；其中，
所述原料包括以下质量百分比的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.15％锆，0.05～0.1％镧，余量为铜，总量为100％；所述铬以铜铬10中间合金的方式添加，所述锆以铜锆中间合金的方式添加；
所述熔炼的步骤包括：在真空条件下进行熔炼，先将所述铜和所述铜铬10中间合金加热熔化，所述加热的功率为60±5kW～200±5kW；在保护气氛下，将所述铜熔炼至完全熔化，之后依次加入所述铜锆中间合金、所述镧；
所述浇铸的步骤中，所述浇铸的温度为1350℃±5℃；
所述锻造的步骤包括：初锻温度为900～1000℃，终锻温度为750～850℃。
本发明中，所述铜锆中间合金可为本领域常规的铜锆中间合金，例如为CuZr50中间合金、CuZr10或CuZr15，较佳地铜锆中间合金中Zr的质量百分比含量为50±5％，例如CuZr50中间合金。
本发明中，所述镧的添加方式较佳地以铜皮包裹的镧的形式加入，其中所述铜皮包裹的镧中的铜的质量可忽略不计。
本发明中，所述铜的添加方式可按照本领域常规以电解铜板的形式加入。
本发明中，所述原料中所述铬的质量占所述原料总质量的百分比较佳地为4.8～5.4％，例如5.1％。
本发明中，所述原料中所述锆的质量占所述原料总质量的百分比较佳地为0.1～0.15％，例如0.125％。
本发明中，所述原料中所述镧的质量占所述原料总质量的百分比较佳地为0.08～0.1％。
本发明中，所述原料中所述原料中所述铜的质量占所述原料的总质量的百分比较佳地为93～96％，例如94.35、94.695、或95.05％。
本发明中，所述原料较佳地包括如下质量百分比计的成分：51％铜铬10中间合金，0.25％铜锆50中间合金，0.08％镧，其余为铜，总量为100％。
本发明中，所述原料较佳地包括如下质量百分比计的成分：48％铜铬10中间合金，0.2％铜锆50中间合金，0.05％镧，其余为铜，总量为100％。
本发明中，所述原料较佳地包括如下质量百分比计的成分：54％铜铬10中间合金，0.3％铜锆50中间合金，0.1％镧，其余为铜，总量为100％。
本发明中，所述熔炼的步骤中，所述真空条件的真空度较佳地为P≤10Pa。
本发明中，在所述熔炼的步骤中，较佳地包括如下步骤：将所述铜和所述铜铬10中间合金装炉后，抽真空。
本发明中，所述熔炼的步骤中，较佳地包括如下步骤：在真空条件下，加热，先将功率调至60kW±5kW，保温15min；增加功率至140kW±5kW，保温15min；增加功率至200kW±5kW；待所述铜开始熔化时，将功率调至20kW±5kW；充入惰性气体后，调节功率至200kW±5kW；待所述铜完全熔化后，依次加入所述铜锆中间合金、所述镧。
其中，依次加入所述铜锆中间合金、所述镧的过程，较佳地为如下步骤：在加入所述铜锆中间合金后，电解精炼；将功率降低至80kW±5kW，加入所述镧，保持3～5min。
所述电解精炼的时间较佳地为10～15min。所述电解精炼的操作可为本领域常规的电解精炼的操作。
本发明中，所述浇铸的步骤中，较佳地，在浇铸前，将功率降低至50kW±5kW。
本发明中，所述浇铸的步骤中，浇铸的方式较佳地为以慢-快-慢的方式保持不断流，直到倒完物料。所述浇铸的速度较佳地为由20～40kg/min增加至200～300Kg/min，然后再降低至20～40kg/min。
本发明中，所述浇铸的步骤中，较佳地包括如下步骤：在浇铸完成后，将电位器旋转到“0”位置，依次按逆变分，主回路分。
本发明中，在所述浇铸之后、所述锻造之前，较佳地还包括开模的步骤。所述开模较佳地包括如下步骤：待铜水冷却后，开模取出铸锭。所述冷却的时间较佳地为25-35min，例如30min。
本发明中，所述初锻温度较佳地为920℃。
本发明中，所述终锻温度较佳地为800℃。
本发明中，所述锻造的步骤中，较佳地包括如下步骤：锻造前，将物料加热至930℃～950℃，保温2～5h。
其中，所述加热的装置较佳地为箱式电阻炉。
其中，所述保温的时间较佳地为2.5h。
其中，在加热之前，较佳地将前一步骤获得的铸锭锯掉冒口和底片。
本发明中，所述锻造的步骤中，较佳地还包括以下步骤：用3000Kg空气锤锻造至厚度为80mm得到锻锭。
本发明中，在所述锻造中，较佳地还包括如下步骤：在锻造获得锻锭之后，用铣床铣掉所述锻锭的两面氧化皮。
本发明中，较佳地，所述轧制包括热轧的步骤。
其中，所述热轧较佳地包括以下步骤：将上一步骤制得的物料加热至930℃～950℃后再保温2～2.5小时，初轧温度为940℃±10℃，终轧温度为750℃～800℃，进行5～8道次可逆轧制至厚度为14～18mm。
所述热轧的道次较佳地为5道次，所述热轧后物料的厚度较佳地为16mm。所述热轧的装置较佳地为两辊可逆热轧机。
在所述热轧后还可按照本领域常规将物料进行空心打卷的步骤。
其中，在所述热轧之后，较佳地还包括第一次冷轧的步骤。
所述第一次冷轧较佳地包括如下步骤：将前一步骤制得的产物进行6～7道次可逆轧制，轧至厚度为1.0～2.0mm。所述第一次冷轧的道次较佳地为7道次，所述第一次冷轧后的物料的厚度较佳地为1.5mm。
所述第一次冷轧使用的设备较佳地为四辊可逆轧机。
其中，在所述热轧之后、第一次冷轧之前，较佳地还包括固溶的步骤。所述固溶较佳地包括如下步骤：将前一步骤获得的物料加热，所述加热的温度为950℃±10℃，所述加热的时间为1.5～4h，水淬。
所述加热的时间较佳地为3h。所述固溶使用的设备较佳地为带井式淬火炉。
在所述固溶之后、第一次冷轧之前，较佳地还包括铣面的步骤。所述铣面较佳地包括如下步骤：上下铣面，铣屑量为0.7～1mm，得到光面板带。
本发明中，更佳地，所述轧制包括热轧、空心打卷、固溶、铣面、冷轧的步骤。其中，所述固溶较佳地包括如下步骤：将前一步骤获得的物料加热，所述加热的温度为950℃±10℃，所述加热的时间为1.5～4h，水淬；所述铣面较佳地包括如下步骤：上下铣面，铣屑量为0.7～1mm，得到光面板带；所述冷轧较佳地包括如下步骤：将前一步骤制得的物料进行6～7道次可逆轧制，轧至厚度为1.0～2.0mm。
本发明中，所述退火的步骤中，较佳地包括在400～450℃保温退火3～9小时进行退火。
本发明中，所述退火的步骤较佳地为450℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
本发明中，所述退火的次数较佳地为3次。
当所述退火的次数为3次时，较佳地，所述铜铬锆合金的制备方法中的所述轧制和所述退火具体包括如下步骤：热轧、空心打卷、固溶、铣面；第1次冷轧、第1次退火；第2次冷轧、第2次退火；第3次冷轧、第3次退火。
其中，所述第1次冷轧较佳地包括如下步骤：进行7道次可逆轧制，轧至厚度为1.5mm。
其中，所述第1次退火较佳地包括如下步骤：在450℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
其中，所述第2次冷轧较佳地包括如下步骤：进行3道次可逆轧制，轧至厚度为0.5mm。
其中，所述第2次退火较佳地包括如下步骤：在420℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
其中，所述第3次冷轧较佳地包括如下步骤：进行3道次可逆轧制，轧至厚度为0.2mm。
其中，所述第3次退火较佳地包括如下步骤：在400℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
本发明中，所述常温一般是指20±5℃。
本发明中，所述初轧温度一般是指第一道次轧制的初始温度；所述终轧温度一般是指最后一道次轧制终了的温度。
本发明中，所述初锻温度一般是指对锻件开始锻造时的初始温度；所述终锻温度一般是指应停止锻造的温度。
本发明还提供一种采用前述制备方法制得的铜铬锆合金。
本发明中，所述铜铬锆合金较佳地包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，所述铬的质量百分比较佳地为：4.69～5.35％，例如4.8～5.2％，再例如4.96或5.05％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，所述锆的质量百分比较佳地为：0.078～0.117％，例如0.096％、0.097％或0.1％。
本发明中，所述铜铬锆合金中，O元素的质量百分比较佳地为≤7ppm，例如4～7ppm，再例如5或6ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，N元素的质量百分比较佳地为≤3ppm，例如2～3ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，C元素的质量百分比较佳地为≤12ppm，例如9～12ppm，再例如10ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金中，S元素的质量百分比较佳地为≤20ppm，例如15～20ppm，例如18或19ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.05％铬，0.096％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素5ppm，N元素2ppm，C元素10ppm，S元素20ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.96％铬，0.097％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素6ppm，N元素3ppm，C元素10ppm，S元素18ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.69％铬，0.078％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素7ppm，N元素2ppm，C元素12ppm，S元素5ppm。
在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.35％铬，0.117％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素4ppm，N元素2ppm，C元素9ppm，S元素19ppm。
本发明中，所述铜铬锆合金较佳地具有如下特点：
电导率较佳地为42.0～44.5Ms/m，例如43.2或44.0Ms/m；
抗拉强度较佳地为610～696Mpa，例如637或648Mpa；
屈服强度较佳地为578～654Mpa，例如596或604Mpa；
硬度较佳地为190～215HV，例如196或202HV；
延伸率较佳地为6.5～7.5％，例如6.8或7.1％。
本发明的积极进步效果在于：
1)本发明通过调整熔炼、浇铸的步骤，配合其它的工艺条件，解决了本领域难以解决的高铬含量制备铜铬锆的工艺困难，解决铬和锆在基体中的不均匀性问题；同时减少了铜铬锆合金制备中铬和锆的烧损问题，提高合金的收得率；还控制了合金中气体元素含量；制备的材料均匀，可现性好。
2)本发明制备的合金抗拉强度可达637-648MPa，屈服强度可达596-604MPa，电导率可达43-44％IACS，满足高导电高强度的要求，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制备合金的设备示意图。
图2为本发明实施例1制备的合金的金相组织(铸态500X)照片图。
附图标记：
1-真空炉盖、2-熔炼炉坩埚、3-钢模具冒口杯、4-钢模具
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
1.铜铬锆合金的配料：
配料如下：CuCr10中间合金204Kg，CuZr50中间合金1Kg，金属镧0.32Kg，电解铜板195Kg，其中以配料总质量计，Cr的质量比为5.1％，Zr的质量比为0.125％，La的质量比为0.08％，具体参见表1。
表1实施例1铜铬锆合金的配料表
| CuCr10 | CuZr50 | 金属镧 | 电解铜板 | |
| 实施例1 | 204Kg | 1Kg | 0.32Kg | 195Kg |
2.制备工艺：
使用如图1所示的试验生产炉400Kg/炉制备。
步骤1配料：按照上述配料准确秤取所需原料：铜铬10合金、铜锆50合金、金属镧用铜皮包裹。
步骤2熔炼：将电解铜板和铜铬10合金装入熔炼坩埚2内，盖上炉盖1，打开滑阀真空泵对炉体抽真空。当真空度抽到工作要求(P≤10Pa)时，开始进行加热，先合控制电源；再合空气开关；然后逆变合(注意：合逆变时要把旋转调位器回到零位)，旋转调电位器工作。加功率到60kW±5kW，保温15min；加功率到140kW±5kW，保温15min；加功率到200kW±5kW，待铜料开始熔化时，功率调至20kW±5kW。按顺序关闭罗茨泵，滑阀泵，打开冲压气阀缓慢对炉体充入氩气至-0.08MPa，关闭氩气阀，然后缓慢加功率到200kW±5kW；待铜料完全熔化，用二次加料装置加入铜锆50合金后电解精炼10～15min。降功率到80kW±5kW，通过二次加料装置加入金属镧，保持3-5分钟。
步骤3浇铸：将钢模具4放置在底板上合适位置，将冒口圈3放置在钢模上端，中间孔对正；测温1350℃±5℃，降低功率到50kW±5kW，开始浇铸，通过旋转熔炼坩埚2将铜水浇铸进钢模具4中，浇铸速度保证慢—快—慢原则不断流(起始速度为20～40kg/min，缓慢加快至200-300Kg/min，快浇铸完毕时降低浇铸速度至20-40kg/min)，直到铜水倒完。浇完后，把电位器旋转到“0”位置，依次按逆变分，主回路分。
步骤4开模：等铜水冷却30min后，卸压，打开炉盖开模取出铸锭。
步骤5锻造：铸锭锯掉冒口和底片，装入箱式电阻炉内加热，加热温度930℃～950℃，保温150min，初锻温度920℃，终锻温度800℃；用3000Kg空气锤锻锻造至厚度80mm锻锭，用铣床铣掉锻锭两面氧化皮。
步骤6热轧：将上述锻锭放入煤气连续加热炉中由室温加热至930℃～950℃后再保温2～2.5小时，用两辊可逆热轧机进行初轧温度940℃±10℃，终轧温度750℃～800℃，5道次可逆轧至厚度16mm后空心打卷。
步骤7固溶：将上述S6打好的空心卷放入带井式淬火炉中，加热温度950℃±10℃，加热3小时，进行水淬。
步骤8铣面：将上述S7空心卷在开卷机上开卷用，双面铣设备上下铣面，铣屑量在0.7mm～1mm得到光面板带。
步骤9冷轧1：将上述S8板带用四辊可逆轧机进行7道次可逆轧制，轧到厚1.5mm。
步骤10退火1：将上述S9板带装入钟罩炉450℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤11冷轧2：将上述S10板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.5mm。
步骤12退火2：将上述S11板带装入钟罩炉420℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤13冷轧3:将上述S12板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.2mm。
步骤14退火3：将上述S13板带装入钟罩炉400℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。得到CuCr5Zr高性能合金板带。
实施例2
1.铜铬锆合金的配料：
配料如下：CuCr10中间合金192Kg，CuZr50中间合金0.8Kg，金属镧0.2Kg，电解铜板207Kg，其中，以配料总质量计，Cr的质量比为4.8％，Zr的质量比为0.10％，La的质量比为0.05％。具体参见表2。
表2实施例2铜铬锆合金的配料表
| CuCr10 | CuZr50 | 金属镧 | 电解铜板 | |
| 实施例2 | 192Kg | 0.8Kg | 0.2Kg | 207Kg |
2.制备工艺：
使用如图1所示的试验生产炉400Kg/炉制备。
步骤1配料：按照上述配料准确秤取所需原料：铜铬10合金、铜锆50合金、金属镧用铜皮包裹。
步骤2熔炼：将电解铜板和铜铬10合金装入熔炼坩埚2内，盖上炉盖1，打开滑阀真空泵对炉体抽真空。当真空度抽到工作要求(P≤10Pa)时，开始进行加热，先合控制电源；再合空气开关；然后逆变合(注意：合逆变时要把旋转调位器回到零位)，旋转调电位器工作。加功率到60kW±5kW，保温15min；加功率到140kW±5kW，保温15min；加功率到200kW±5kW，待铜料开始熔化时，功率调至20kW±5kW。按顺序关闭罗茨泵，滑阀泵，打开冲压气阀缓慢对炉体充入氩气至-0.08MPa，关闭氩气阀，然后缓慢加功率到200kW±5kW；待铜料完全熔化，用二次加料装置加入铜锆50合金后精炼10～15min。降功率到80kW±5kW，通过二次加料装置加入金属镧，保持3-5分钟。
步骤3浇铸：将钢模具4放置在底板上合适位置，将冒口圈3放置在钢模上端，中间孔对正；测温1350℃±5℃，降低功率到50kW±5kW，开始浇铸，通过旋转熔炼坩埚2将铜水浇铸进钢模具4中，浇铸速度保证慢—快—慢原则不断流(起始速度为20～40kg/min，缓慢加快至200-300Kg/min，快浇铸完毕时降低浇铸速度至20-40kg/min)，直到铜水倒完。浇完后，把电位器旋转到“0”位置，依次按逆变分，主回路分。
步骤4开模：等铜水冷却30min后，卸压，打开炉盖开模取出铸锭。
步骤5锻造：铸锭锯掉冒口和底片，装入箱式电阻炉内加热，加热温度930℃～950℃，保温150min，初锻温度920℃，终锻温度800℃；用3000Kg空气锤锻锻造至厚度80mm锻锭，用铣床铣掉锻锭两面氧化皮。
步骤6热轧：将上述锻锭放入煤气连续加热炉中由室温加热至930℃～950℃后再保温2～2.5小时，用两辊可逆热轧机进行初轧温度940℃±10℃，终轧温度750℃～800℃5道次可逆至厚度16mm后空心打卷。
步骤7固溶：将上述S6打好的空心卷放入带井式淬火炉中，加热温度950℃±10℃，加热3小时，进行水淬。
步骤8铣面：将上述S7空心卷在开卷机上开卷用，双面铣设备上下铣面，铣屑量在0.7mm～1mm得到光面板带。
步骤9冷轧1：将上述S8板带用四辊可逆轧机进行7道次可逆轧制，轧到厚1.5mm。
步骤10退火1：将上述S9板带装入钟罩炉460℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤11冷轧2：将上述S10板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.5mm。
步骤12退火2：将上述S11板带装入钟罩炉410℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤13冷轧3：将上述S12板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.2mm。
步骤14退火3：将上述S13板带装入钟罩炉390℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。得到CuCr5Zr高性能合金板带。
实施例3
1.铜铬锆合金的配料：
配料如下：CuCr10中间合金216Kg，CuZr50中间合金1.2Kg，金属镧0.4Kg，电解铜板182.4Kg，其中，以配料的总质量计，Cr的质量比为5.4％，Zr的质量比为0.15％，La的质量比为0.1％。具体参见表3。
表3实施例3铜铬锆合金的配料表
| CuCr10 | CuZr50 | 金属镧 | 电解铜板 | |
| 实施例3 | 216Kg | 1.2Kg | 0.4Kg | 182.4Kg |
2.制备工艺：
使用如图1所示的试验生产炉400Kg/炉制备。
步骤1配料：按照上述配料准确秤取所需原料：铜铬10合金、铜锆50合金、金属镧用铜皮包裹。
步骤2熔炼：将电解铜板和铜铬10合金装入熔炼坩埚2内，盖上炉盖1，打开滑阀真空泵对炉体抽真空。当真空度抽到工作要求(P≤10Pa)时，开始进行加热，先合控制电源；再合空气开关；然后逆变合(注意：合逆变时要把旋转调位器回到零位)，旋转调电位器工作。加功率到60kW±5kW，保温15min；加功率到140kW±5kW，保温15min；加功率到200kW±5kW，待铜料开始熔化时，功率调至20kW±5kW。按顺序关闭罗茨泵，滑阀泵，打开冲压气阀缓慢对炉体充入氩气至-0.08MPa，关闭氩气阀，然后缓慢加功率到200kW±5kW；待铜料完全熔化，用二次加料装置加入铜锆50合金后精炼10～15min。降功率到80kW±5kW，通过二次加料装置加入金属镧，保持3-5分钟。
步骤3浇铸：将钢模具4放置在底板上合适位置，将冒口圈3放置在钢模上端，中间孔对正；测温1350℃±5℃，降低功率到50kW±5kW，开始浇铸，通过旋转熔炼坩埚2将铜水浇铸进钢模具4中，浇铸速度保证慢—快—慢原则不断流(起始速度为20～40kg/min，缓慢加快至200-300Kg/min，快浇铸完毕时降低浇铸速度至20-40kg/min)，直到铜水倒完。浇完后，把电位器旋转到“0”位置，依次按逆变分，主回路分。
步骤4开模：等铜水冷却30min后，卸压，打开炉盖开模取出铸锭。
步骤5锻造：铸锭锯掉冒口和底片，装入箱式电阻炉内加热，加热温度930℃～950℃，保温150min，初锻温度920℃，终锻温度800℃；用3000Kg空气锤锻锻造至厚度80mm锻锭，用铣床铣掉锻锭两面氧化皮。
步骤6热轧：将上述锻锭放入煤气连续加热炉中由室温加热至930℃～950℃后再保温2～2.5小时，用两辊可逆热轧机进行初轧温度940℃±10℃，终轧温度750℃～800℃5道次可逆至厚度16mm后空心打卷。
步骤7固溶：将上述S6打好的空心卷放入带井式淬火炉中，加热温度950℃±10℃，加热3小时，进行水淬。
步骤8铣面：将上述S7空心卷在开卷机上开卷用，双面铣设备上下铣面，铣屑量在0.7mm～1mm得到光面板带。
步骤9冷轧1：将上述S8板带用四辊可逆轧机进行7道次可逆轧制，轧到厚1.5mm。
步骤10退火1：将上述S9板带装入钟罩炉500℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤11冷轧2：将上述S10板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.5mm。
步骤12退火2：将上述S11板带装入钟罩炉440℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
步骤13冷轧3：将上述S12板带用四辊可逆轧机进行3道次可逆轧制，轧到厚0.2mm。
步骤14退火3：将上述S13板带装入钟罩炉420℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。得到CuCr5Zr高性能合金板带。
效果实施例
对制得的合金板带的成分、性能进行测试，测试方法参考GB/T 2040-2002《铜及铜合金板材》。测试结果如下表4、5。
实施例1制备的合金材料的金相组织照片(铸态500X)参见图2。从图2和表4、5可知，实验结果表明，实施例1-3制备的材料减少了铜铬锆合金制备中铬和锆的烧损问题，提高合金的收得率；还控制了合金中气体元素含量；制备的材料均匀，可现性好。
1.合金成分检测：
表4合金中Cr、Zr、气体成分含量
注：上表中，“实施例1实测值一”和“实施例1实测值二”分别是指对实施例1制得的同一产品进行的2次检测的结果。
2.合金性能检测：
表5制备得到的合金材料性能
注：上表中，“实施例1实测值一”和“实施例1实测值二”分别是指对实施例1制得的同一产品进行的2次检测的结果。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铜铬锆合金，其特征在于，其包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。
2.如权利要求1所述的铜铬锆合金，其特征在于，所述铬的质量百分比为：4.69～5.35％；
和/或，所述锆的质量百分比为：0.078～0.117％；
和/或，所述铜铬锆合金中，O元素的质量百分比为≤7ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，N元素的质量百分比为≤3ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，C元素的质量百分比为≤12ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，S元素的质量百分比为≤20ppm。
3.如权利要求1所述的铜铬锆合金，其特征在于，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.05％铬，0.096％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素5ppm，N元素2ppm，C元素10ppm，S元素20ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.96％铬，0.097％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素6ppm，N元素3ppm，C元素10ppm，S元素18ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.69％铬，0.078％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素7ppm，N元素2ppm，C元素12ppm，S元素5ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.35％铬，0.117％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素4ppm，N元素2ppm，C元素9ppm，S元素19ppm。
4.一种铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将原料经熔炼，浇铸，锻造，轧制，退火，即得；其中，
所述原料包括以下质量百分比的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.15％锆，0.05～0.1％镧，余量为铜，总量为100％；所述铬以铜铬10中间合金的方式添加，所述锆以铜锆中间合金的方式添加；
所述熔炼的步骤包括：在真空条件下进行熔炼，先将所述铜和所述铜铬10中间合金加热熔化，所述加热的功率为60±5kW～200±5kW；在保护气氛下，将所述铜熔炼至完全熔化，之后依次加入所述铜锆中间合金、所述镧；
所述浇铸的步骤中，所述浇铸的温度为1350℃±5℃；
所述锻造的步骤包括：初锻温度为900～1000℃，终锻温度为750～850℃。
5.如权利要求4所述的铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，所述铜锆中间合金为CuZr50中间合金、CuZr10中间合金或CuZr15中间合金；
和/或，所述镧的添加方式为以铜皮包裹的镧的形式加入；
和/或，所述铜的添加方式为以电解铜板的形式加入；
和/或，所述原料中所述铬的质量占所述原料的总质量的百分比为4.8～5.4％；
和/或，所述原料中所述锆的质量占所述原料的总质量的百分比为0.1～0.15％；
和/或，所述原料中所述镧的质量占所述原料的总质量的百分比为0.08～0.1％；
和/或，所述原料中所述铜的质量占所述原料的总质量的百分比为93～96％；
和/或，所述熔炼的步骤中，所述真空条件的真空度为P≤10Pa；
和/或，所述熔炼的步骤中，包括如下步骤：将所述铜和所述铜铬10中间合金装炉后，抽真空；
和/或，所述浇铸的步骤中，在浇铸前，将功率降低至50kW±5kW；
和/或，所述浇铸的速度为由20～40kg/min增加至200～300Kg/min，然后再降低至20～40kg/min；
和/或，所述浇铸的步骤中，包括如下步骤：在浇铸完成后，将电位器旋转到“0”位置，依次按逆变分，主回路分；
和/或，在所述浇铸之后、所述锻造之前，还包括开模的步骤；
和/或，所述初锻温度为920℃；
和/或，所述终锻温度为800℃；
和/或，所述锻造的步骤中，包括如下步骤：锻造前，将物料加热至930℃～950℃，保温2～5h；
和/或，所述锻造的步骤中，包括以下步骤：用3000Kg空气锤锻造至厚度为80mm得到锻锭；
和/或，在所述锻造的步骤中，还包括如下步骤：在锻造获得锻锭之后，用铣床铣掉所述锻锭的两面氧化皮；
和/或，所述轧制包括热轧的步骤，所述热轧包括以下步骤：将上一步骤制得的物料加热至930℃～950℃后再保温2～2.5小时，初轧温度为940℃±10℃，终轧温度为750℃～800℃，进行5～8道次可逆轧制至厚度为14～18mm；
和/或，所述退火的步骤中，包括在400～450℃保温退火3～9小时进行退火。
6.如权利要求5所述的铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，所述原料包括如下质量百分比计的成分：51％铜铬10中间合金，0.25％铜锆50中间合金，0.08％镧，其余为铜，总量为100％；
或者，所述原料包括如下质量百分比计的成分：48％铜铬10中间合金，0.2％铜锆50中间合金，0.05％镧，其余为铜，总量为100％；
或者，所述原料包括如下质量百分比计的成分：54％铜铬10中间合金，0.3％铜锆50中间合金，0.1％镧，其余为铜，总量为100％；
和/或，所述熔炼的步骤中，包括如下步骤：在真空条件下，加热，先将功率调至60kW±5kW，保温15min；增加功率至140kW±5kW，保温15min；增加功率至200kW±5kW；待所述铜开始熔化时，将功率调至20kW±5kW；充入惰性气体后，调节功率至200kW±5kW；待所述铜完全熔化后，加入所述铜锆中间合金，电解精炼；将功率降低至80kW±5kW，加入所述镧，保持3～5min；
和/或，所述开模包括如下步骤：待铜水冷却后，开模取出铸锭，所述冷却的时间为25-35min；
和/或，所述轧制包括热轧、空心打卷、固溶、铣面、冷轧的步骤；
和/或，所述退火的次数为3次。
7.如权利要求6所述的铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，所述固溶包括如下步骤：将前一步骤获得的物料加热，所述加热的温度为950℃±10℃，所述加热的时间为1.5～4h，水淬；
和/或，所述铣面包括如下步骤：上下铣面，铣屑量为0.7～1mm，得到光面板带；
和/或，所述冷轧包括如下步骤：将前一步骤制得的物料进行6～7道次可逆轧制，轧至厚度为1.0～2.0mm；
和/或，当所述退火的次数为3次时，所述铜铬锆合金的制备方法中的所述轧制和所述退火包括如下步骤：热轧、空心打卷、固溶、铣面；第1次冷轧、第1次退火；第2次冷轧、第2次退火；第3次冷轧、第3次退火；其中，
所述第1次冷轧包括如下步骤：进行7道次可逆轧制，轧至厚度为1.5mm；
所述第1次退火包括如下步骤：在450℃保温3小时进行退火，至常温下出炉；
所述第2次冷轧包括如下步骤：进行3道次可逆轧制，轧至厚度为0.5mm；
所述第2次退火包括如下步骤：在420℃保温3小时进行退火，至常温下出炉；
所述第3次冷轧包括如下步骤：进行3道次可逆轧制，轧至厚度为0.2mm；
所述第3次退火包括如下步骤：在400℃保温3小时进行退火，至常温下出炉。
8.一种采用如权利要求4-7任一项所述的制备方法制得的铜铬锆合金。
9.如权利要求8所述的铜铬锆合金，其特征在于，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；
和/或，所述铜铬锆合金中，所述铬的质量百分比为：4.69～5.35％；
和/或，所述铜铬锆合金中，所述锆的质量百分比为：0.078～0.117％；
和/或，所述铜铬锆合金中，O元素的质量百分比为≤7ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，N元素的质量百分比为≤3ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，C元素的质量百分比为≤12ppm；
和/或，所述铜铬锆合金中，S元素的质量百分比为≤20ppm。
10.如权利要求9所述的铜铬锆合金，其特征在于，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.05％铬，0.096％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素5ppm，N元素2ppm，C元素10ppm，S元素20ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.96％铬，0.097％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素6ppm，N元素3ppm，C元素10ppm，S元素18ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.69％铬，0.078％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素7ppm，N元素2ppm，C元素12ppm，S元素5ppm；
或者，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.35％铬，0.117％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％；所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素4ppm，N元素2ppm，C元素9ppm，S元素19ppm。
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