[發明專利]高強高導銅合金材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201210121985.4
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102676876A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李學浩;孫愛俊;遲永強;孫景明;王煒;陳大龍
• 申請（專利權）人: 鎮江四洋特種金屬材料制造有限公司
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22F1/08
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

本發明涉及一種高強高導銅合金材料及其制造方法。

背景技術

用于大容量汽輪發電機轉子槽楔、大型電機導電環、焊機電極、塑料模具及壓鑄模具等方向的銅合金材料應具有高強度、高導電、耐熱性等，綜合性能要求較高，目前，在國內主要還是采用含鈹銅合金，但是鈹銅合金中含有鈹、鈷等元素，使得材料的生產成本很高，較高的鈹元素在合金生產過程中會造成環境的污染和人身的危害。

國內外都在尋求鈹青銅合金的代用材料，先后研發了CuNi2SiCr、CuNi9Sn3等系列銅合金，這些材料的部分性能指標達到了鈹青銅水平，但綜合性能指標仍有很大差距，如何提高鈹青銅代用材料的綜合性能，仍是銅合金領域有待進一步研究的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種高強度、高導電性、抗高溫氧化性能好，材料成本低的高強高導銅合金材料及其制造方法。

本發明高強高導銅合金材料中各元素含量的質量百分比為：Ni∶2.30～2.90％、Si∶0.35～0.60％、Cr∶0.30～0.60％、Al∶0.10～0.3％、Be∶0.05～0.10％，余量為Cu及不可避免的雜質。

本發明高強高導銅合金材料的制造方法依次包括以下步驟：

將上述成份及重量百分比的元素金屬在中頻感應爐中熔煉，澆注成錠；

在850℃～700℃溫度范圍內進行熱變形，變形量≥50％；

在860℃～920℃固溶處理，然后放入水中冷卻；

冷變形處理，變形量為0～50％；

將冷變形后的坯料在460℃～520℃時效處理。

本發明利用Cu-Ni-Si系合金的高傳導性能，添加Cr、Al及微量的Be合金元素，通過適當的加工工藝，充分發揮各元素的相互作用，達到高強度、高導電性、耐熱抗高溫氧化的性能要求。

合金中Ni和Si元素在熱處理過程中以化合物Ni2Si的形式析出強化合金基體，在固溶體中存在過剩的Ni或Si都會降低合金的熱傳導性能，特別是過剩的Si會降低合金的高溫性能，本發明材料中Ni和Si質量百分比控制在3～7范圍內；本發明材料中Cr可以與多余的Si形成Cr3Si提高合金的熱傳導性能及高溫下的熱加工工藝性能；本發明材料中Al、Be的加入是為了增加合金的強度、提高合金抗高溫氧化性能和耐熱性，Al、Be可與過剩的Ni生成Ni3Al、NiBe化合物，提高材料的熱傳導性能，Be元素的加入還可提升了合金液的造渣能力，減少了材料內部缺陷，提高了成材率。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的描述。

實施例1：

合金元素質量百分比為Ni∶2.50％、Si∶0.50％、Cr∶0.53％、Al∶0.15％、Be∶0.06％，余量為銅與不可避免的雜質。實施工藝為：采用中頻感應爐熔煉，澆注成錠；850℃～700℃溫度范圍內進行熱變形，變形量70％；在900℃固溶處理，然后放入水中冷卻；冷變形處理，變形量為25％；將冷變形后的坯料在500℃進行時效處理。

合金材料的性能指標為：

實施例2：

合金元素質量百分比為Ni∶2.87％、Si∶0.39％、Cr∶0.30％、Al∶0.27％、Be∶0.10％，余量為銅與不可避免的雜質。實施工藝為：采用中頻感應爐熔煉，澆注成錠；850℃～700℃溫度范圍內進行熱變形，變形量50％；在870℃固溶處理，然后放入水中冷卻；冷變形處理，變形量為45％；將冷變形后的坯料在460℃進行時效處理。

該合金材料的性能指標為：

實施例3：

合金元素質量百分比為Ni∶2.33％、Si∶0.56％、Cr∶0.54％、Al∶0.11％、Be∶0.08％，余量為銅與不可避免的雜質。實施工藝為：采用中頻感應爐熔煉，澆注成錠；850℃～700℃溫度范圍內進行熱變形，變形量5％；在920℃固溶處理，然后放入水中冷卻；冷變形處理，變形量為45％；將冷變形后的坯料在510℃進行時效處理。

該合金材料的性能指標為：