[發(fā)明專利]一種銅鉻鋯合金非真空制備方法及銅鉻鋯合金

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310949108.4
• 申請(qǐng)日: 2023-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116656984A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯皓元;孫彥華;胥福順;王應(yīng)武;包崇軍;楊祖貴;崔健;陳越;譚國(guó)寅;馮紹棠;李恒;陳勁戈;張瑋;閆森;周嫻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明冶金研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C9/00
• 代理公司: 云南律翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53219
• 代理人: 謝喬良

本發(fā)明公開(kāi)一種銅鉻鋯合金非真空制備方法及銅鉻鋯合金。所述制備方法包括按比例稱取高純陰板銅、銅鉻中間合金及銅鋯中間合金并準(zhǔn)備高純石墨；將中頻感應(yīng)爐的石墨坩堝升溫到1150～1300℃并加入高純陰板銅及銅鉻中間合金熔化成1210±15℃的合金熔體；銅鋯中間合金用投料工具插入熔體液面下50～150mm并保溫?cái)嚢?～5min后取出工具；在合金熔體液面覆蓋高純石墨和/或在上方持續(xù)通入惰性氣體；用取樣勺深入銅鉻鋯合金熔體取樣檢測(cè)；將銅鉻鋯合金熔體出爐澆鑄，澆鑄溫度為1200±10℃。銅鉻鋯合金用前述制備方法制得。本發(fā)明具有銅鉻鋯合金氧含量低、鋯分布均勻且燒損小、制備成本低的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅鉻鋯合金氧含量低、鋯分布均勻且燒損小、制備成本低的銅鉻鋯合金非真空制備方法及銅鉻鋯合金。

背景技術(shù)

高強(qiáng)導(dǎo)電銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和較高的強(qiáng)度，因此在航空航天、微電子、軌道交通、通訊等行業(yè)中廣泛應(yīng)用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)材料和眾多高新技術(shù)領(lǐng)域使用的關(guān)鍵材料。但是，根據(jù)金屬電子理論，銅的電導(dǎo)率與電子的自由程成正比，影響電子的自由程關(guān)鍵因素是雜質(zhì)散射，雜質(zhì)散射越強(qiáng)，則電子的自由程就越短，而較強(qiáng)的雜質(zhì)散射是提高銅合金強(qiáng)度的關(guān)鍵，因此銅的高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性是一對(duì)矛盾。

銅鉻鋯系合金作為高強(qiáng)高導(dǎo)析出強(qiáng)化型銅合金，具有較高的強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性以及良好的可焊性、抗氧化性、耐磨性等優(yōu)異的綜合性能，解決了銅的高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性是一對(duì)矛盾問(wèn)題。由于銅鉻鋯合金良好的力學(xué)性能和物理性能，目前廣泛應(yīng)用于核心電子器件、極大規(guī)模集成電路、高速軌道交通、新能源汽車、3C產(chǎn)品、電機(jī)整流子、點(diǎn)焊機(jī)和縫焊機(jī)及對(duì)焊機(jī)用電極，以及其它高溫要求強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電性的零件。

材料性能的提高歸根到底還是其合金成分設(shè)計(jì)和制備過(guò)程中成分的控制，在合金成分合格的基礎(chǔ)上，通過(guò)熔煉使合金成分均勻分布，同時(shí)采取合適的熱處理工藝，可以得到優(yōu)良性能的合金材料。如理論上在銅合金中添加適量的Cr和Zr元素就可以得到銅鉻鋯系合金，但由于Cr、Zr元素均為吸氣能力較強(qiáng)的元素，而且很容易發(fā)生氧化反應(yīng)、燒損，形成的氧化物還會(huì)惡化合金性能；并且Cr元素含量增加使得熔體粘稠度及散熱效果大大降低，同時(shí)熔體中的氧含量不易降低，不僅使銅鉻鋯系合金的制備工藝（如熔煉、澆鑄等）難度增加，且影響Cr和Zr元素在Cu基體中的均勻性；特別是Zr元素掌握不當(dāng)還可能全都燒損，從而很難有效添加到銅液中，最終影響合金的收得率；此外，由于高溫熔體的吸氣量大，導(dǎo)致除氣困難，從而會(huì)保留到固態(tài)合金中產(chǎn)生縮孔、氣孔、偏析、雜質(zhì)含量高等組織缺陷，影響合金的質(zhì)量。

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)銅鉻鋯合金的制備主要采用真空熔煉和非真空熔煉兩種方法。真空熔煉的環(huán)境雖然能有效的隔絕Zr與O₂接觸，確保Zr的收得率，但真空環(huán)境不利于工業(yè)化的推廣、批量生產(chǎn)和生產(chǎn)成本的控制，而且不能生產(chǎn)大規(guī)格用于軋板用的鑄錠。非真空熔煉由于較難控制Zr與O₂的隔絕，Zr加熱過(guò)程易吸收O₂，從而導(dǎo)致Zr燒損嚴(yán)重。現(xiàn)有技術(shù)中為了解決Zr與O₂接觸導(dǎo)致的問(wèn)題，一般通過(guò)向熔煉爐內(nèi)通入氬氣等惰性氣體形成保護(hù)氣氛，從而減少Cr、Zr元素與O₂接觸而發(fā)生氧化反應(yīng)及燒損，特別是減少Zr的燒損，但由于熔煉爐材料自身、銅金屬和合金備料的氧化物夾雜，以及投料時(shí)帶入的空氣，仍然會(huì)導(dǎo)致Zr與O元素反應(yīng)而出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龘p及熔體中的氧含量難以有效降低。為此，還有在保護(hù)氣氛熔煉的基礎(chǔ)上，增加保護(hù)氣氛下的精煉步驟且加入CuMg合金等脫氧劑，并在澆鑄開(kāi)始前向熔體中加入鋯顆粒或銅鋯中間合金，或者分次加鋯，從而減少氧化物夾雜和空氣中的O₂對(duì)Zr的不良影響，但由于加入的脫氧劑容易帶入非必要的元素造成合金內(nèi)雜質(zhì)超標(biāo)，而澆鑄前加入和分次加入Zr使得Zr元素沒(méi)有充分彌散在熔體中的時(shí)間，從而使得制得的銅鉻鋯合金極易產(chǎn)生鉻和鋯的成分偏析，不僅影響鑄件的質(zhì)量，且在鍛壓時(shí)容易產(chǎn)生裂紋、斷裂等現(xiàn)象，造成型材的成型率降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種銅鉻鋯合金氧含量低、鋯分布均勻且燒損小、制備成本低的銅鉻鋯合金非真空制備方法，還提供了一種銅鉻鋯合金。