[發明專利]高強高導銅合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200710064353.8
• 申請日: 2007-03-12
• 公開（公告）號: CN101265536A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 李華清;謝水生;米緒軍
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 程鳳儒

技術領域

本發明涉及銅合金材料及其制備方法，特別是高強高導電銅合金材料及其制備方法。

技術背景

銅及其合金具有良好的導電導熱性能，因而在電力、電子、能源、通訊、交通等行業具有廣泛的應用。

現代工業的快速發展，以及節能降耗、穩定、高效和設備小型化的目的，相關行業對高強高導銅合金綜合性能的要求不斷提高。

CuCrZr系合金是應用比較廣泛的高強高導電合金，其中以ASTM標準的C18150最為普遍。研究表明，傳統CuCrZr合金的性能可以通過合金成分優化和適當的加工工藝得到進一步提高。表1列舉了部分商用及先進CuCrZr合金的性能參數。

表1部分Cu-Cr-(X)合金牌號、成分及主要性能

就目前的數據來看傳統的加工CuCrZr合金綜合性能匹配不能達到理想的狀態，即抗拉強度600MPa以上，導電率80％IACS以上，當綜合性能接近上述性能指標時，塑性大幅度降低，延伸率通常＜4％。

專利申請查新結果表明，高強高導銅合金中，CuCrZr系以外的合金導電率指標普遍不夠理想，CuCrZr系合金的相關專利專利也大量涌現。

日本三菱伸銅株式會社2004年申請的專利CN?1683578A涉及的銅合金，旨在強調加工率較大(90％以上)的情況下，獲得一定的織構組分的加工技術；美國奧林公司1993年申請的專利，國內授權公開號C1101081A，公開了兩種性能的高強高導電銅合金，其中一種具有90％IACS的導電率但是強度較低，另一種含有Cr、Zr、Fe、Ti、Co等合金元素，導電率和強度分別為75％IACS和570MPa；

國內申請的相關專利包括如下。昆明貴金屬研究所2003年申請的(公開號：CN?1488770A)專利涉及一種CuCrZr稀土合金，但是采用快速凝固方法制備坯料。專利CN?1422968A涉及一種CuCrZrBe合金，指標分別為抗拉強度500～550MPa，導電率75％IACS；專利CN?1417357A涉及一種CuCrZr稀土合金，性能分別為抗拉強度＞600MPa，導電率＜70％和抗拉強度550MPa，導電率80％IACS，并且延伸率均為5％左右。專利CN?1384215A涉及一種CuZrMg稀土銅合金，性能指標為抗拉強度420MPa，導電率82％IACS。專利CN?1229857A涉及一種CuCrZrMg稀土合金的鑄造工藝。專利CN?1180757A涉及一種CuCrZrMg合金，其抗拉強度較低。專利CN?1160771A涉及一種析出強化CuCrZrMg稀土銅合金，其抗拉強度＜400MPa。

綜上所述，上述國內外相關專利未涉及到或者詳盡描述本專利提出的具有良好綜合性能匹配的高強高導銅合金及其制備方法。

發明內容

本發明目的在于提供一種高強高導銅合金及其制備方法，通過調整合金元素的含量和比例以及合理的加工工藝，得到同時具備高強度(＞600MPa)和電導率(＞80％IACS)，并且具有較高塑性(＞8％)和軟化溫度(＞550℃)的銅合金。

為了實現上述目的，本發明采取以下的技術方案：

一種高強度高導銅合金，其特征在于，該銅合金配方成分范圍如下：0.65～1.2wt.％Cr，0.065～0.12wt.％Zr，其中Cr與Zr的重量比為8～12，以及0.01～0.05wt.％Mg和0.01～0.03wt.％的稀土元素，其中，稀土元素為Y、Ce和混合稀土中的一種，混合稀土為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y中的兩種或兩種以上的混合物，其余為銅。

在本發明的高強度高導銅合金中，其合金的化學成分的作用機理如下：

Cr：0.65～12wt.％

Cr在CuCr二元合金共晶溫度下的固溶度約為0.65wt.％，隨著溫度降低，溶解度迅速下降，室溫狀態下溶解度下降到、0.03wt.％以下。細小彌散析出的Cr相，是主要的強化相，因此適當增加Cr含量有助于提高合金的強度，同時由于固溶度很低，合金的導電率仍然保持較高的水平。另外1％左右的Cr有助于細化合金的晶粒度。為此，確定Cr含量按照重量計在0.65～1.2％之間。

Zr：0.065～0.12wt.％

Zr元素可以有效提高銅合金的再結晶溫度，CuCr合金中添加Zr元素后，合金的軟化溫度提高，避免了500℃以下時效處理的過時效問題。但是Zr含量較高時，容易造成微觀組織粗化，所以要適當降低Zr與Cr的質量比例。為此，確定Cr與Zr的質量比為8～12。