[發明專利]銅-鉻-鋯合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210447050.5
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102899521A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 張修慶;陳舸;陳小娜
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/04;C22C1/03
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 薛美英;程意意

技術領域

本發明涉及一種銅合金材料及其制備方法，具體地說，涉及一種銅-鉻-鋯(Cu-Cr-Zr)合金材料及其制備方法。

技術背景

高性能銅合金材料是一類具有優良綜合性能的功能材料，其既具有高的強度和優良的導電導熱性，又具有優越的高溫性能。在電力電子、機械和航空航天等領域有著廣泛的用途。隨著科學技術和現代工業的迅猛發展，對銅合金材料的性能提出了更高的要求。上世紀60、70年代以來，為滿足現代工業發展的需要，國內外學者相繼開發出一系列高強高導的銅合金。

王慶娟等在2007年第7期《(功能材料》雜志上發表學術論文，稱她們制備了Cu-0.2Cr合金，其抗拉強度為360.3MPa，其電導率為91.0％IACS；鐘建偉等制備了Cu-1.0Cr-0.2Zr合金，并隨后進行了合金固溶處理、冷軋以及隨后的時效處理，在最佳的形變熱處理工藝條件下其合金的抗拉強度和屈服強度分別達到了527.0MPa和487.0MPa，伸長率為12.3％，電導率為82.0％IACS(《中國有色金屬學報》，2008，18(6))；劉強等制備了不同成分的Cu-Cr-Zr系合金，并進行了變形、固溶和時效處理，合金最佳性能為抗拉強度及導電率分別可達599MPa和82％IACS(《沈陽化工大學學報》，2010，24(1))；陸月嬌等制備了Cu-Fe原位復合材料，其冷變形后的最高抗拉強度可達970.3MPa，但其導電率只有40.85％IACS，對材料進行退火處理后，其導電率增加到47.22％IACS，但其抗拉強度卻降低到695.3Mpa(《中國有色金屬學報》，2009，19(8))。

從目前的公開的文獻可以看出，現有的高強高導的銅合金材料尚不能完全滿足技術發展對其性能要求。有的合金材料的導電率可以達到使用要求，但其抗拉強度還是低于技術發展對合金性能的要求，即合金的抗拉強度要大于600MPa。有些合金材料的抗拉強度可以滿足技術發展對材料性能的需要，但其導電率卻又低于技術發展的要求。

鑒于此，提供一種新型銅合金就成為本發明需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的之一在于，提供一種新型銅合金材料，克服現有技術中存在的缺陷。

本發明所提供的銅合金材料，其以單質銅(Cu)、單質鉻(Cr)和單質鋯(Zr)為原料，主要經熔煉法或球磨法制得；所制得的銅合金材料在室溫(20℃～25℃，下同)下的拉伸強度大于或等于達到800MPa，電導率大于或等于60％IACS，軟化溫度大于或等于500℃；

其中，以所用單質銅(Cu)、單質鉻(Cr)和單質鋯(Zr)的總重量為100％計，單質鉻(Cr)的用量為0.5wt％～9.0wt％，單質鋯(Zr)的用量為0.5wt％～9.0wt％，單質銅(Cu)的用量為90wt％～99wt％。

本發明的目的之二在于，提供一種制備上述銅合金材料的方法，其包括如下步驟(熔煉法)：

(1)由單質鉻(Cr)和單質鋯(Zr)熔煉制得Cr-Zr合金的步驟；

(2)由Cr-Zr合金和單質銅(Cu)熔煉制得Cu-Cr-Zr合金的步驟；

(3)Cu-Cr-Zr合金經熱處理及軋制處理制得目標物(本發明所述的銅合金材料)的步驟。或(球磨法)：

(1)在惰性氣體氣氛中，以金屬鉻粉末和金屬鋯粉末為原料，通過球磨法制備鉻/鋯合金粉末的步驟；

(2)在惰性氣體氣氛中，以鉻/鋯合金粉末(由步驟(1)制得)和金屬銅粉末為原料，通過球磨法制備銅/鉻/鋯合金粉末的步驟；

(3)將銅/鉻/鋯合金粉末(由步驟(2)制得)依次經壓坯、燒結及冷加工(如擠壓、軋制或者拉拔等)步驟制得到目標物(本發明所述的銅合金材料)的步驟。

在本發明所提供的銅合金(Cu-Cr-Zr合金)材料中，不但有Cr-Zr化合物的彌散強化，還有Cr的固溶強化和Zr的析出強化，這樣可以大大提高Cu-Cr-Zr合金材料的強度；而由于Cr和Zr主要形成了Cr-Zr化合物，其固溶在基體中的量很少，對導電率的影響不大，所以本發明所提供的銅合金(Cu-Cr-Zr合金)材料還保持著高的電導率。此外，本發明提供的銅合金(Cu-Cr-Zr合金)材料還具有良好的熱穩定性，可以廣泛應用于電子封裝、電接觸觸頭、高速鐵路接觸導線等領域。

附圖說明

圖1Cu-5wt％Cr₂Zr合金材料的X射線衍射圖(900℃燒結)

具體實施方式