CN1314822C - 非含银稀土铜碲高导合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明主要是由碲、富镧稀土金属和铜三种元素的材料冶炼而成的非含银稀土铜碲合金材料，是一种新型高传导功能材料，其中的铜占绝大部分。在上述合金材料成份的基础上，本非含银稀土铜碲高导合金材料还可以是含有镁的稀土碲镁铜合金材料或是含有磷的稀土碲磷铜合金材料。该合金材料由于充分利用我国稀土资源，并掺入微量元素碲，使冶炼出的稀土铜碲合金材料成为传统银铜合金的优良替代产品，解决了“以铜代银”的世界性难题，不仅满足了我国电工生产对高导材料的需要，而且为国家节约了大量的贵重金属银。

Description

非含银稀土铜碲高导合金材料
技术领域
本发明涉及一种非含银稀土铜碲高导合金材料。
背景技术
我国是一个银资源相当贫乏的国家，每年有80％的工业用银需要进口，而80％的工业用银又用于电工材料的生产上。为了缓解这种状况，很多地方都采用以铜代银。
发明内容
为从根本上改变目前工业用银的现状，本发明的目的是利用我国稀土和稀散金属资源丰富的优势，研制一种能代替工业用银铜合金材料的非含银稀土合金材料。
本发明将稀土材料和不同比重、不同熔点的几种物质通过熔炼，生产出了一种电导率高、热导率高、抗拉强度高的非含银稀土合金材料来替代银铜合金材料，其特征在于该非含银稀土合金材料由碲、富镧稀土金属和铜三种元素的材料冶炼而成，各种元素的含量为
碲                             0.03～3.0％
富镧稀土金属                   0.003～0.5％
铜                             96.4～99.9％。
由上述三种材料冶炼而成的非含银稀土合金，是一种新型高传导功能材料，其中的铜占绝大部分，是传统银铜合金的优良的替代产品。
在上述合金材料成份的基础上，本非含银稀土铜碲高导合金材料还可以是含有镁的稀土碲镁铜合金材料，该合金材料中各种成分的重量百分比为：
铜                         95.5～99.9％
碲                         0.03～3.0％
富镧稀土金属               0.003～0.5％
镁                         0.05～0.8％。
本非含银稀土铜碲高导合金材料还可以是含有磷的稀土磷碲铜合金材料，该合金材料中各种成分的重量百分比为：
铜                          96.4～99.9％
碲                          0.03～3.0％
镧稀土金属                  0.003～0.5％
磷                          0.002～0.02％。
电工用铜最重要的参数是电导率，而影响这一参数的重要因素是铜中含氧量和杂质含量。为此，在生产高导铜的过程中，必须严格把好原材料的质量关、科学的配料比和精确的操作过程这三大要素。因此，本发明在研制过程中，采用了多途径的熔炼加搅拌和双层覆盖脱氧技术，并加入适量的稀土金属，进一步降低铜中的氧、氢含量，细化晶粒，再适当加入碲等稀有元素，让碲及稀有元素在铜中建立化合物(Cu2Te或Cu2RE)，这些凝结物可改变铜内部的分子结构，对脱氧、排渣有益，可提高合金的电导性、热导性、可切削性和塑性，熔炼出的铸坯经热挤压、冷轧、冷拔等相关的热处理工艺，可生产出不同规格、不同性能的非含银铜碲高导系列合金。
它与银铜合金相比，其电导率高出5％以上，热导率高出15％以上，抗拉强度高出6％以上，切削性能优于银铜合金，抗电蚀性能好，且没有因电弧作用产生银镉蒸汽污染环境。本非含银稀土合金材料在国内外金属材料史上首次实现了以铜合金代替银合金的世界性难题，是电工材料行业史上的一场革命。
按照本发明方案生产的非含银稀土高导铜碲合金，具有性能好，价格低、市场前景广阔、节约资源、保护环境的显著优点，仅就节约工业用银一项，按6000吨/年产量计，每年可节约工业用银30吨(约合3000万元)，可为国家节约大量外汇支出。
该合金材料经中国测试技术研究院和西南交大测试中心检测，其各项技术性能指标与国内外相似产品对比材料如下表：
               本公司产品               国内外相似产品
  非含银稀土高导铜碲合金   稀土碲镁铜合金   稀土磷碲铜合金   银铜(CTHA120)   德国镁铜(RE330)   美国(C14500)
  抗拉强度(Mpa)   350～420   480～650   320～400   389   500   不低于305(Y)
  延伸率(δ5％)   8～12   6～12   8～12   2.8   -----   不低于8
  电导率(％IACS)   101～108   75～96   不小于85   96.5   68.1   不小于85
  热导系数(W/℃.m)   480～530   380～450   380～450   -----   -----   -----
  备注   电导率由中国测试技术研究院测试，热导系数由西南交大测试中心测试。对比样纯铜的热导率为393W/℃.m 资料
具体实施方式
下面以表格形式给出具体实施例：
                           非含银稀土铜碲高导合金材料(表1)
  实施例编号   碲(Te)％   铜(Cu)％   富镧稀土金属％   抗拉强度MPa   延伸率δ10％   电导率％IACS   热导系数W/℃m
  1   0.10   99.8   0.04   233   40   99.80   420
  2   0.25   99.7   0.06   236   41   101.40   455
  3   0.40   99.5   0.08   361   45   103.31   461
  4   0.50   99.3   0.10   387   42   108.14   524.9
  5   0.60   99.2   0.12   407   40   105.04   473
  6   0.70   99.1   0.15   416   36   99.30   462.7
注：以上数据为在550℃，退火2小时状态下的测定值。
                            非含银稀土碲镁铜合金(表2)
  实施例编号   碲(Te)％   镁(Mg)％   铜(Cu)％   富镧稀土金属％   抗拉强度MPa   延伸率δ10％   电导率％IACS
  1   0.3   0.4   99.2   0.03   490   ＞10   ＞83.50
  2   0.3   0.5   99.1   0.04   535   ＞8   ＞76.30
注：以上数据为加工率在＞45％情况下的测定值。
                              非含银稀土磷碲铜合金(表3)
  实施例编号   碲(Te)％   磷(P)％   铜(Cu)％   富镧稀土金属％   抗拉强度MPa   延伸率δ10％   电导率％IACS   热导系数W/℃.m
  1   0.57   0.0071   99.4   0.03   ≥330   ＞10   ＞94.50   ＞393
  2   0.65   0.0082   99.3   0.04   ≥330   ＞10   ＞88.70   ＞384
注：以上数据为加工率在＞45％情况下的测定值。

Claims (1)

1.非含银稀土铜碲高导合金材料，其特征在于该合金由铜、碲、富镧稀土金属三种物质构成，他们各自的重量百分比为：
铜：          99.1～99.8％
碲：          0.1～0.4％
富镧稀土金属：0.1～0.5％。
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