[發明專利]一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810460613.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108559859B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 王獻輝;劉佳;劉彥峰;羅賽燕
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C9/00;C22C9/06;C22F1/02;C22F1/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種高強度導電Cu?Ti?Ni?Si合金，本發明公開了一種高強度導電Cu?Ti?Ni?Si合金的制備方法，包括以下步驟，首先采用一定純度的銅、海綿鈦、鎳塊和硅塊為原料，在真空感應熔煉爐內進行熔煉、澆注，去除表面雜質后，在一定的溫度下進行均勻化和固溶處理，隨后對合金進行適當的時效處理，即可獲得高強度導電銅合金。通過上述方法，與現有高強度導電銅合金制備相比較，本發明的制備方法簡單可行，獲得的Cu?Ti?Ni?Si合金綜合性能優異。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，具體涉及一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金，還涉及Cu-Ti-Ni-Si合金的制備方法。

背景技術

銅基合金因具有優良的導熱導電性能及機械性能，被廣泛應用于儀器儀表、計算機技術、精密機械制造、通訊技術和導電彈性元件等領域。隨著工業技術的快速發展，對銅合金的各項技術指標和服役條件均提出了越來越高的要求。高壽命、高可靠性的工作能力以及綠色環保已經成為銅合金發展的主要方向。例如，繼電器中的接觸簧片在工作時的溫度達到或者超過150℃，因此要求該材料不僅導電彈性性能好，還需在150℃以上保持性能穩定，能夠繼續保持優良的導電性能和彈性性能。目前，銅基合金應用最為廣泛的是Cu-Be合金。Cu-Be合金具有高的強度、硬度、彈性、耐磨性、抗疲勞性及導電性能等，是理想的接觸簧片材料，但Cu-Be合金存在高溫性能差、價格昂貴、成本高、有毒等缺點。貴金屬材料的導電導熱及抗弧性能優良，表面鍍金后還能夠做觸點材料，但是其強度及彈性模量低且原材料昂貴。

開發出一種新型環保、力學和電學綜合性能良好的高性能導電銅合金已成為國內外研究的重點。前蘇聯、日本、美國和中國等國家都相繼開發并大量使用Cu-Ni-Sn、Cu-Ni-Al、“卡密林”、“卡密隆”等新型無鈹高強度彈性銅合金，但是其導電率均太低，均不能滿足繼電器對銅合金導電率大于25％IACS的基本要求。因此研究開發出一種新型高性能導電銅合金有著重要的工程意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金，解決現有技術中Cu-Ti合金強度很高而導電率低，兩者無法兼并的問題。

本發明的另一個目的是提供一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金的制備方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金，按質量百分比由以下組分組成：Cu 91.5-95.3％、Si 0.2-1.2％、Ti 2.0-3.5％、Ni 2.5-3.8％，以上各組分質量百分比之和為100％。

本發明所采用的第二個技術方案是，一種高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，按質量百分比稱取以下材料：銅塊91.5-95.3％、硅塊0.2-1.2％、海綿鈦2.0-3.5％和鎳塊2.5-3.8％，以上各組分質量百分比之和為100％；

步驟2，將銅塊、海綿鈦、鎳塊和硅塊放入鎂砂坩堝中，隨后將放有原材料的鎂砂坩堝置入真空感應熔煉爐中進行熔煉，熔煉完成后放入水冷銅坩堝中澆注，得到合金鑄錠；

步驟3，將合金鑄錠表面進行清理，放入氣氛保護爐中，升溫至750-820℃后保溫1.5-4小時，保溫結束后隨爐自然冷卻至室溫，獲得均勻化合金鑄錠；

步驟4，將均勻化合金鑄錠放入開啟式真空-氣氛管式爐中，通入保護氣體，進行固溶處理，隨后取出進行水淬處理，得到固溶處理后合金鑄錠；

步驟5，將固溶處理后合金鑄錠再次置入開啟式真空-氣氛管式爐中，通入保護氣體，升溫至450-520℃，保溫1.5-3小時，保溫結束后隨爐自然冷卻至室溫，得到高強度導電Cu-Ti-Ni-Si合金。

本發明的特點還在于，

步驟2的熔煉真空度不小于10^-3Pa。