[發(fā)明專利]一種極高導(dǎo)無(wú)鉛易切削銅合金材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610663323.8
• 申請(qǐng)日: 2016-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN106048295B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯龍超;侯仁義;馮春發(fā);呂忠華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川鑫炬新興新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C1/03
• 代理公司: 成都玖和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)51238
• 代理人: 黎祖琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種極高導(dǎo)無(wú)鉛易切削銅合金材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

導(dǎo)電用紫銅，雖然有良好的導(dǎo)電性能，但其強(qiáng)度及耐熱性能較低。隨著電力工業(yè)及電器設(shè)備的發(fā)展,迫切需要各種中高強(qiáng)度、中高硬度及綜合性能良好的高導(dǎo)電銅合金材料。

碲銅C14500，一是種高導(dǎo)易切削銅合金材料，兼顧了優(yōu)良的易切削性能、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗腐蝕、抗電燒蝕性能，冷熱加工性能較好。但是由于C14500導(dǎo)電率只有85～90％ICAS,在用于高壓、大電流電子電器連接件時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作條件下，易導(dǎo)致連接件溫度升高，電阻增大，最后導(dǎo)致電接觸失效，影響其使用壽命。

國(guó)內(nèi)也有研究學(xué)者對(duì)高強(qiáng)、高導(dǎo)銅合金材料進(jìn)行了研究，強(qiáng)化方法主要為合金化法和復(fù)合材料法：合金化法在一定程度上以犧牲導(dǎo)電率的方式來(lái)提高力學(xué)性能，無(wú)法真正達(dá)到兩者兼顧的結(jié)果，合金化法制備的銅合金導(dǎo)電率一般不超過(guò)80％IACS，且需要加入價(jià)格昂貴的Cr、Zr、Ni及稀土金屬，其工藝復(fù)雜，工業(yè)化應(yīng)用及生產(chǎn)困難；復(fù)合材料法加工工藝十分繁瑣，生產(chǎn)成本較高，目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。

因此，開發(fā)出一種成本較低，工業(yè)化生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)的高強(qiáng)度、極高導(dǎo)電、易切削銅合金材料，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種極高導(dǎo)無(wú)鉛易切削銅合金材料及其制備方法和應(yīng)用，其特點(diǎn)是以銅為基體，添加少量碲基礎(chǔ)上，采用磷、鋰復(fù)合深度脫氧技術(shù)，制備高導(dǎo)電、抗電弧燒損的銅合金材料，滿足電子電器連接器市場(chǎng)需求。

本發(fā)明提供的一種極高導(dǎo)無(wú)鉛易切削銅合金材料的化學(xué)成分按重量百分含量計(jì)為：

Te0.10～0.30％

P 0.003～0.009％

Cu99.70～99.90％

其它雜質(zhì)總和小于0.1％。

科學(xué)研究表明，無(wú)氧銅桿中含氧量超過(guò)80ppm時(shí)，材料的工藝性能變差，表現(xiàn)為鑄造及拉伸過(guò)程中斷線率急劇增高。含氧量高還能導(dǎo)致無(wú)氧銅桿導(dǎo)電率下降，Cliver Peac曾提出計(jì)算公式：銅導(dǎo)電率(％IACS)＝102.14－0.001388×ω【O】，由此可見(jiàn)含氧量是影響材料導(dǎo)電率的主要影響因素，含氧量越高，導(dǎo)電率越低，此外含氧量高還容易引起“氫病”。

稀土被稱之為金屬材料的“維生素”，在制備高導(dǎo)銅合金的研究過(guò)程中，常常被作為綜合凈化劑、變質(zhì)劑使用，可提高材料的力學(xué)性能、加工性能、耐磨性能，可使導(dǎo)電用銅棒、銅桿、銅排的導(dǎo)電率從95～97％IACS提高到97～98％IACS，但是稀土資源有限、價(jià)格昂貴。磷作為常規(guī)脫氧劑，脫氧效果好，且價(jià)格便宜，但殘留過(guò)多會(huì)顯著降低材料導(dǎo)電率；鋰作為脫氧劑，不僅能脫氧，還能起到脫除微量硫、氫的作用，綜合脫雜能力強(qiáng)，此外鋰還能起到細(xì)化柱狀晶的作用。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)磷和鋰添加量的控制，可使C14500導(dǎo)電率從85～90％IACS提高到95～97％IACS，同時(shí)使得鋰的殘留量為極微量。

如本發(fā)明的實(shí)施例所示，相對(duì)于C14500而言，本發(fā)明所得合金的導(dǎo)電性能十分優(yōu)異，在Y2狀態(tài)下至少可達(dá)95％以上，而C14500的導(dǎo)電率僅為88.7％。

本發(fā)明合金材料兼顧了優(yōu)良的切削性能和極佳的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，同時(shí)具備抗腐蝕和抗電燒蝕性能，冷熱加工性能較好，可廣泛應(yīng)用于對(duì)導(dǎo)電性能有極高要求的電子電氣連接器件、集成電路引線框架、焊割高級(jí)槍嘴、電動(dòng)機(jī)和開關(guān)部件等。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供制備上述合金的方法，該方法包括如下步驟：

(1)熔煉：按重量份計(jì)，將陰極銅99.54～99.84份加入半連鑄爐中，在覆蓋劑覆蓋保護(hù)下升溫熔化；待陰極銅完全熔化后，加入0.002～0.006份磷銅中間合金脫氧，控制爐溫至1180℃～1220℃，保溫靜置后加入0.10～0.30份的高純碲，控制爐溫至1180℃～1220℃，保溫靜置后加入0.001～0.003份磷銅中間合金和0.002～0.005份鋰，完全熔化后，攪拌熔池，調(diào)整爐溫為1200℃～1240℃，多次烘烤爐頭后實(shí)施牽引；

(2)擠壓：將步驟(1)所得物放入感應(yīng)爐中，加熱至760～820℃，保溫30～45min，使晶粒均勻細(xì)化，然后進(jìn)行擠壓加工；

(3)酸洗及冷拉加工：對(duì)步驟(2)所得物進(jìn)行酸洗，洗去表面氧化物，然后進(jìn)行冷拉加工。

優(yōu)選的，所述方法在步驟(3)之后，還包括步驟：對(duì)冷拉加工后材料進(jìn)行矯直和鋸切。可在矯直機(jī)上矯直，鋸切成指定長(zhǎng)度，表面質(zhì)量檢查及物理性能檢測(cè)合格后，包裝入庫(kù)。