[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率Cu-Ag-Sn合金及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310068943.7
• 申請(qǐng)日: 2023-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN116162820A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張林;張玉鵬;王恩剛;郭曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C1/02;C22F1/08;C22F1/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 孫洪津;李馨

本發(fā)明公開了一種具有高強(qiáng)度高導(dǎo)電率的Cu?Ag?Sn合金，合金成分按質(zhì)量百分比為Ag3～9％，Sn0.1～1％，Y0.01～0.02％，余量為Cu。制備方法包括：以Ag?Sn中間合金、Ag?Y中間合金方式添加微量Sn元素與Y元素，其余Cu與Ag以純金屬配料；通過真空感應(yīng)熔煉、澆鑄方式制備合金鑄錠；通過固溶熱處理使Sn與Ag元素飽和固溶于Cu基體中，再通過時(shí)效熱處理使Sn與Ag元素析出為納米相。該方法可制備具有較大比例的連續(xù)性Ag納米析出相且組織均勻的Cu?Ag?Sn合金。該合金硬度可達(dá)80～130HV，強(qiáng)度可達(dá)180～250MPa，導(dǎo)電性可達(dá)70～85％IACS，力學(xué)與電學(xué)性能優(yōu)異，制備工藝簡(jiǎn)單，工業(yè)化前景良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電率Cu-Ag-Sn合金及其制備方法。

技術(shù)背景

銅合金具有良好的導(dǎo)電性，是應(yīng)用于引線框架、電觸頭、強(qiáng)磁體線圈等重要產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。Cu-Ag合金因?yàn)锳g在時(shí)效處理中以納米相析出，可以提高合金的強(qiáng)度，使合金同時(shí)兼具高強(qiáng)度與高導(dǎo)電性。但是Ag價(jià)格昂貴，極大提高了合金成本。因此，一般采用6％質(zhì)量分?jǐn)?shù)以下的Ag含量。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，當(dāng)前Cu-Ag合金的強(qiáng)度已逐漸無法滿足技術(shù)發(fā)展的需求。對(duì)于Ag重量百分比3～9％的Cu-Ag合金，其主要的強(qiáng)化方式是依賴于時(shí)效熱處理后Cu基體中析出的Ag納米析出相。Ag納米析出相可分為連續(xù)性析出相與非連續(xù)性析出相兩類；非連續(xù)性析出相為較粗大的片狀或棒狀，而連續(xù)性析出相則為細(xì)小的彌散顆粒，呈網(wǎng)狀分布。且連續(xù)性析出相尺寸小，分布密度大。相關(guān)研究表明，促進(jìn)Cu-Ag合金中的連續(xù)性析出相有利于提高合金的強(qiáng)度和硬度力學(xué)性能。連續(xù)性析出相在形變加工后可形成高密度的Ag增強(qiáng)纖維，是高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Ag復(fù)合材料提高強(qiáng)度的關(guān)鍵。因此如何提高Ag連續(xù)性析出相的比例，并細(xì)化析出相的尺寸，成為提高3～9％Ag含量Cu-Ag合金力學(xué)性能的關(guān)鍵。

目前，通過添加第三組元優(yōu)化合金成分，改變納米析出相形態(tài)，可進(jìn)一步提高合金的性能。發(fā)明專利201610218372.0公開了一種結(jié)合0.1～30T磁場(chǎng)與添加Fe元素制備Cu-Ag-Fe合金的方法，得到Cu-Ag-Fe合金線材/板材導(dǎo)電率為55～88％IACS，抗拉強(qiáng)度750～1760MPa。發(fā)明專利201810259998.5公開了一種Cu-Ag-Fe-C合金的制備方法，在Cu-Ag合金熔煉過程中添加Fe-C預(yù)合金，使Fe-C預(yù)合金顆粒均勻分布，提高合金的導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度，得到的鑄態(tài)合金抗拉強(qiáng)度為420-500MPa，導(dǎo)電率為40-55％IACS。發(fā)明專利201910401815.3公開了一種高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Ag-Sc合金及其制備方法，在熔煉過程中加入Ag-Sc中間合金，通過添加Sc促進(jìn)Ag的連續(xù)性析出，合金硬度88～148HV，導(dǎo)電性83～88％IACS。發(fā)明專利201610173651.X公布了在Cu-Ag合金(6～30％Ag)中添加Nb、Cr或Mo第三組元，利用彌散強(qiáng)化的方式強(qiáng)化合金，通過合適的熱處理控制Ag的析出方式，促進(jìn)Ag的連續(xù)性析出，提高材料強(qiáng)度的同時(shí)增大導(dǎo)電性能；發(fā)明專利200510048639.8公開了通過添加RE細(xì)化Cu-Ag合金組織，并采用大變形和合理的熱機(jī)械處理，形成以Ag納米纖維為強(qiáng)化相的原位納米纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，使其抗拉強(qiáng)度與導(dǎo)電率性能優(yōu)化組合。發(fā)明專利202110851495.9公開了高強(qiáng)高導(dǎo)高耐熱Cu-Ag-Hf合金及制備方法，通過在Cu-Ag合金中添加Hf，獲得更好的析出強(qiáng)化效果，使合金的抗軟化溫度不低于550℃。以上的幾項(xiàng)專利中，添加的第三組元熔點(diǎn)均較高，較難在熔煉中均勻溶入Cu-Ag合金熔體，易產(chǎn)生偏析，不利于工業(yè)化大尺寸鑄態(tài)合金的制備，限制了應(yīng)用價(jià)值。