[發明專利]一種Cu-Cr-Nb合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710737221.0
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107653386B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 楊曉紅;楊柳;肖鵬;姜伊輝;鄒軍濤;梁淑華
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C9/00;C22F1/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 胡燕恒

本發明公開了一種Cu?Cr?Nb合金的制備方法,具體為：將Cr?Nb中間合金、Cr粒和Cu塊放置在坩堝中，在有氬氣保護的感應熔煉爐中進行熔煉，得到Cu?Cr?Nb合金錠；將Cu?Cr?Nb合金錠放入熱處理爐中進行固溶、時效熱處理，經機械加工，得到Cu?Cr?Nb合金成品。本發明將Nb元素引入Cu?Cr合金中，可以顯著提高Cu?Cr合金的性能。一方面，Nb元素在凝固過程中產生成分過冷，可以細化合金組織，起到細晶強化的作用；另一方面，在時效過程中析出Cr相和Laves相Cr₂Nb，形成雙相強化Cu合金，可大幅度提高合金的導電率、硬度和熱穩定性。

技術領域

本發明屬于銅合金制備技術領域，涉及一種Cu-Cr-Nb合金的制備方法。

背景技術

Cu-Cr合金是一種具有良好的導電、導熱性和較高強度的銅合金，廣泛應用于集成電路引線框架材料、電氣化鐵路接觸線、觸頭材料、連鑄結晶器等領域。隨著現代電力工業的快速發展，對Cu-Cr合金的性能提出了更高的要求。高速化和重載化要求電氣化鐵路接觸線具有高強度、高導電性能的同時，也能夠具有較高的軟化溫度，以承受大電流、高速接觸摩擦等原因引起的局部過熱，避免接觸線軟化而降低其使用性能。引線框架作為芯片的機械支撐和導電載體，在封裝過程需承受短時高溫，在運行過程中會由于發熱量大而造成引線框架材料機械性能下降。因此，對銅合金提出更加嚴格的要求，不僅要求其機械性能好，而且導電性能和抗軟化性能也必須處在一個較高的水平。

Cu-Cr合金強度的提高主要依賴于Cr相的析出，對銅合金性能的提升十分有限，尤其是高溫穩定性。根據Cu-Cr、Cu-Nb相圖可以發現，Cr、Nb元素在銅中固溶度對溫度非常敏感，具有典型的沉淀強化效應。Cu-Cr-Nb合金將是一種以Cr相和Cr₂Nb相雙相強化的彌散強化銅合金。其中Laves相Cr₂Nb具有高熔點、低密度、優良的抗蠕變能力等優點，使得合金在高溫下具有優異的微觀結構穩定性，解決了Cu-Cr合金高溫穩定性較差的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種Cu-Cr-Nb合金的制備方法，用以在保證導電率的基礎上獲得具有較高強度、熱穩定性的銅合金。

本發明所采用的技術方案是，一種Cu-Cr-Nb合金的制備方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，將Cr-Nb中間合金、Cr粒和Cu塊放置在坩堝中，在有氬氣保護的感應熔煉爐中進行熔煉，得到Cu-Cr-Nb合金錠；

步驟2，將步驟1中得到的Cu-Cr-Nb合金錠放入熱處理爐中進行固溶、時效熱處理，經機械加工，得到Cu-Cr-Nb合金成品。

本發明的特點還在于，

步驟1中Cr-Nb中間合金中Nb含量為15～75wt％，余量為Cr。

Cr-Nb中間合金通過將打磨干凈的Cr塊、Nb塊在真空電弧熔煉爐中熔煉得到。

熔煉時按照Nb塊在上、Cr粒在下的順序放置原材料，熔煉過程中控制電流在250～350安培，反復熔煉3～5次，每次1.5～2min。

步驟1中熔煉過程中控制真空感應爐抽真空在4×10^-3Pa以上，首先將合金加熱至1050～1150℃，保溫3～5min；再升溫至1350～1500℃，保溫18～30min；最后隨爐冷卻。

步驟2中固溶處理溫度為850～1000℃，保溫時間為0.5～2h，水淬。

步驟2中時效溫度為400～560℃，保溫時間為3～5h。

步驟2制得的Cu-Cr-Nb合金中，按照質量百分比：Cr 0.5％～1.2％，Nb 0.1～0.5％，余量為Cu，以上質量百分比之和為100％。