[發明專利]一種銅鉍合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201110440599.7
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102492868A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陳亮維;史慶南;易健宏;竺培顯;左孝青
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22F1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高導易切削銅基合金及其制備方法，屬銅基電工合金材料技術領域。

背景技術

高導易切削銅合金具有優良的導電性能和易切削的特性即切削后合金表面光潔度高，其主要性能要求是在不損失導電率和導熱率的前提下，使合金具有易切削性。銅基合金材料主要用作汽車、摩托車、電工、電子、電力等行業中的電阻焊電極、引線框架、導電橋等材料，還可用于部分替代有毒的鈹青銅、磷青銅等制作繼電器支座和高低壓接插元件等。目前，國內外廣泛使用的易切削銅主要是HPb59-1，通常規定它的易切削性為100%，但該合金含約2%的鉛，導電率不超過30IACS%。該合金不能滿足對導電率不小于80?IACS%的導電性能要求。純銅由于粘度較大，不宜加工或無法加工成表面光潔的元器件，在加工過程中不斷屑，導致細長的屑刮傷器件表面，無法滿足插接件、連接件表面光潔度的要求。因此，在此類應用中在保持高導電率前提下，易切削性就成為對銅合金比較突出的性能要求。許多年來，該領域新材料的研究主要集中于銅－氧族元素，如：Cu-S，Cu-Se，Cu-Te，Cu-Pb等。制備技術為合金熔鑄法。強化手段為形變強化、固溶強化或時效強化等。雖然這些方法對銅基合金材料的性能和使用范圍有所改善，但對材料導電率、易切削性、高溫硬度和軟化溫度等性能有待進一步改進。

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發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，提供了一種銅鉍合金及其制備方法，明顯改善了銅的組織結構，提高了材料的力學性能和高溫強度、軟化溫度，并且能改善材料的易切削性能。利用添加Bi元素、真空熔煉、自由鍛造、中間熱處理及擠壓拉拔加工等先進塑性變形的優化集成，為新型銅基電工合金材料及制品的加工提供了新途徑。

本發明的技術方案是：制備一種銅合金材料，其化學成份為：Bi?0.0001～3.0wt%，余量為Cu。將銅和一定重量百分比的鉍經真空中頻熔煉成中間合金，再將電解純銅和上述CuBi中間合金按CuBi合金設計成分比例配好，經真空中頻熔煉制備成CuBi合金錠，合金錠經過模鍛、退火、擠壓、拉拔等工藝加工，獲得棒材或絲材等成品。其具體制備步驟包括如下：

（1）取純度為≥99.95wt%的電解金屬銅和純度為≥99.9wt%的金屬鉍，按重量百分比100～200:3～1混合配料，在真空度>1×10^－2Pa的條件下加熱至1044～1074℃熔煉0.1～1h，自然冷卻后得到CuBi_0.5-3中間合金；

（2）將步驟（1）制得的CuBi_0.5-3中間合金和高純電解銅按重量比1:?50～200混合配料，在真空度>1×10^－2Pa并充氬氣保護的條件下，加熱至1054～1084℃熔煉10～60分鐘，自然冷卻后得到CuBi合金；

（3）在100～250MPa壓力下將步驟（2）所得到的合金鑄錠進行鍛壓成棒形；

（4）在400～800℃溫度下將步驟（3）中得到的鍛壓半成品在真空度：>1×10^－2Pa的條件下真空退火1～12h，自然冷卻后獲得退火態合金棒；

（5）在擠壓比10～20:1，擠壓溫度為600～850℃的條件下，將步驟（4）中得到的退火態合金棒CuBi合金錠擠壓成管材、棒材或片材；

（6）將步驟（5）中得到的半成品依次經過拉拔、軋制、熱處理工序加工管材、棒材或片材后，根據最終的使用要求，再進行棒材或絲材的精加工，最終制得CuBi高導電易切削合金制品；

（7）根據使用要求，再進行棒材或絲材的精加工，最終制備得CuBi高導電易切削合金制品。

所述步驟（6）中拉拔和軋制的總變形量為30～90％，熱處理溫度為400～800℃，時間0.5～12h。

所述CuBi_0.5-3是指Cu與Bi的重量百分比為99.5～97:0.5～0.3。

本發明的優點和積極效果是：

1、過渡元素Bi能夠有效地促進了Cu合金的組織細化過程，明顯改善了材料的組織結構，提高了材料的力學性能和高溫強度、軟化溫度等；但過多的Bi?嚴重影響CuBi合金的加工性能。

2、Bi元素幾乎不固溶于銅中，對合金材料的電阻率影響較小，容易滿足高電導率的要求。

3、Bi元素均勻地分布于銅的晶界上，因此能改善材料的易切削性能。

4、該在銅合金中沒有添加Pb、Cr等有害元素，在制備的電器元件中就不含有游離態Pb、Cr等有害元素，因此能滿足歐盟綠色認證（RoHS）。