[發明專利]一種焊接電極用高溫耐磨銅合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310306892.7
• 申請日: 2023-03-27
• 公開（公告）號: CN116411201A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 張孟梟;宋鴻武;陳帥峰;王松偉;張士宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/03;C22F1/08
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于合金技術領域，具體涉及一種焊接電極用高溫耐磨銅合金材料及其制備方法。按重量百分比計，高溫耐磨銅合金的組分為：Cr含量0.3～1.0wt％，Zr含量0.05～0.2wt％，Mg含量0.05～0.1wt％，其余為銅。高溫耐磨銅合金的制備方法包括真空熔鑄、均勻化處理、固溶處理、冷軋及時效處理，其中：均勻化處理800～1000℃，保溫時間0～6h；固溶溫度800～1000℃，保溫時間0～6h；時效溫度400～550℃，保溫時間0～16h。本發明所得的焊接電極成品在300℃下，抗拉強度420～450MPa，延伸率10％～20％，硬度140～170Hv，電導率達40％IACS以上，能滿足電子工業點焊機電極頭、電極帽、電極連桿等應用領域對高性能銅合金的綜合性能要求。

技術領域

本發明屬于合金技術領域，具體涉及一種焊接電極用高溫耐磨銅合金材料及其制備方法，能滿足電子工業點焊機電極頭、電極帽、電極連桿等應用領域對高溫高性能銅合金的綜合性能要求。

背景技術

銅合金電極因其較苛刻的服役條件，需要材料具有良好的高溫力學性能，在300℃的服役溫度下能維持較高的強度和導電率，并且具有良好的硬度和耐磨性。銅鉻鋯系合金強度高、耐磨性好，導電性和傳熱性能優良，在目前來說是較為理想的電極合金。傳統的銅合金電極制備工藝多為熱擠壓成型或多次拉拔成型，材料冷變形程度過高，雖然能獲得較好的強度，但大塑性變形條件下，硬度與強度的關系難以定量評估，使其耐磨性檢測復雜，同時高溫導電率損失極大。且熱擠壓成型工藝復雜，對真空環境要求苛刻，原料利用率較低；而采用多道次拉拔，因銅合金良好的加工硬化能力，需要進行多道次退火，制備流程長，成本高。如：中國專利(公開號CN105543540A)中提出一種基于熱擠壓制備銅鉻鋯合金的方法，獲得了400MPa的高溫抗拉強度，但未對高溫導電性能予以披露。又如：中國專利(公開號CN110218898A)提出一種銅鉻鋯合金線材的制備方法，該方法雖獲得了較好的室溫強度及導電率，但絲線材難以應用于電極構件的制備，且其高溫導電性也未披露。通常，耐磨性正相關于材料的硬度。但是，包括上述專利在內的諸多專利技術中均未對焊接電極用銅合金的重要指標，即耐磨性或硬度進行報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種焊接電極用高溫耐磨銅合金材料及其制備方法，在300℃的服役條件下，所制備的合金綜合性能優于傳統銅鉻鋯電極材料，采用固溶+冷軋的工藝路徑，具備工藝穩定性強、工藝流程短、材料利用率高等技術特點。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種焊接電極用高溫耐磨銅合金材料，按重量百分比計，高溫耐磨銅合金的組分為：Cr含量0.3～1.0wt％，Zr含量0.05～0.2wt％，Mg含量0.05～0.1wt％，其余為銅。

所述的焊接電極用高溫耐磨銅合金材料的制備方法，包括真空熔鑄、均勻化處理、固溶處理、冷軋及時效處理，具體步驟如下：

(1)將原料單質Mg、單質Zr、Cu-Cr中間合金及單質Cu，按合金成分進行配料，將單質Cu、單質Zr、Cu-Cr中間合金加入到真空鑄造爐石墨坩堝內，對爐腔進行抽真空到氣壓＜1Pa后，加熱至單質Cu開始熔化，通過加料艙加入單質Mg；待石墨坩堝內溫度升至1250～1300℃后精煉5～15分鐘開始澆鑄至金屬模中，得到合金鑄錠；

(2)對上述合金鑄錠進行均勻化處理并熱鍛；

(3)對上述鍛態合金進行固溶處理；

(4)對上述固溶態合金進行多道次冷軋；

(5)對上述冷軋態合金進行時效處理。

所述的焊接電極用高溫耐磨銅合金材料的制備方法，步驟(1)中，單質Mg、單質Zr及單質Cu的純度均不小于99.95wt％。

所述的焊接電極用高溫耐磨銅合金材料的制備方法，步驟(1)中，單質Mg采用純鎂，單質Zr采用單質鋯板，單質Cu采用高純陰極銅，Cu-Cr中間合金的Cr含量為10wt％。