專利名稱:一種高導(dǎo)電率電極用銅合金的制作方法
本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電率并具有較高軟化溫度的銅基合金，它特別適于作輕合金點、縫焊電極材料。
目前通用的、適于作輕合金點、縫焊電極的材料，屬于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5182-1978(E)中規(guī)定的A1組合金，它們的成分與性能見于表1。
表1 A1組合金材料的成分和性能
其中含鎘0.7～1.3%的鎘銅合金，導(dǎo)電率與導(dǎo)熱率均較高。同時該合金的硬度隨冷作加工變形而明顯增大，國內(nèi)外廠家普遍用作輕合金、特別是鋁合金點、縫焊電極材料。
隨著鎘銅合金在工業(yè)上的廣泛使用，近年來關(guān)于它在冶煉和使用過程中對人體有害的報道逐漸增多。七十年代在日本發(fā)生的震驚世界的“骨痛病”事件就是鎘及其化合物對人體有害的一個明證。按英國專利GB2123032(1983.7.27)的說法，現(xiàn)在至少已有一個國家限制了對它的使用，并且這種限制還有進(jìn)一步擴展的趨勢。為此，尋求鎘銅替代物的任務(wù)便提到了人們的議事日程上。美國奧林公司(Olin Corporation)1976年4月推出了一種號稱強度、導(dǎo)電率均優(yōu)的銅合金(US4049426)，但其導(dǎo)電率僅達(dá)83%IACS;英國BICC國營有限公司(BICC Public Limited Company)1982年為替代鎘銅而研制了一種新的合金系列(GB2123032)，但因其所達(dá)到的導(dǎo)電率僅75%IACS，故只能在開關(guān)元件、導(dǎo)電彈簧、接插件等應(yīng)用領(lǐng)域替代鎘銅合金，未能用作輕合金點、縫焊的電極材料;日本佳友輕金屬工業(yè)公司則采取在鈍銅、鉻銅和鉻鋯銅等的基體上，用擠壓加真空擴散的辦法，在工作端加工出帶有鋁或鋁合金擴散層的電極來(JP58-163586)，它具有使用壽命長和不易發(fā)生熔粘現(xiàn)象的優(yōu)點，據(jù)稱特別適宜于作為焊接鋁材的點焊電極，但其工藝復(fù)雜，電極制作成本高，而且導(dǎo)電率的提高也不明顯。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新的銅基合金，用作輕合金的點、縫焊電極材料，以替代對人體健康有害的鎘銅合金，其硬度不低于目前通用的鎘銅合金，而導(dǎo)電率、軟化溫度和抗熔粘性則顯著優(yōu)于鎘銅合金。
該項任務(wù)是這樣解決的-我們根據(jù)多元少量合金化的原則，通過試驗對合金成分進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)在銅基體中加入適量的鋯、鈮、鎂、稀土(鑭+鈰)元素，經(jīng)鍛造、熱鍛、充分固溶、激冷和冷作硬化后，即可獲得具有良好綜合性能的銅基合金。
鋯和鈮是合金的強化元素。鋯能有效地提高合金的再結(jié)晶溫度，鈮能促進(jìn)鑄態(tài)合金晶粒細(xì)化，提高合金性能。適當(dāng)選擇二者的使用量，即可在強化合金的同時，使材料電導(dǎo)率的降低盡可能減小。鎂和稀土(鑭+鈰)元素的加入既可以與熔煉過程中產(chǎn)生的有害雜質(zhì)形成化合物而被排除出合金，同時微量稀土元素還能與合金中的雜質(zhì)元素形成化合物，從而起到了強化合金的作用，并使材料的抗熔粘性能得到改善。
本發(fā)明合金中各元素所占重量百分比分別為鋯0.10～0.25%、鈮0.06～0.15%、鎂0.02～0.07%、稀土(鑭+鈰)0.02～0.06%。
為取得所需的物理性能，采用了如下冷、熱加工處理-將鑄造合金加熱到850～900℃并保溫1.5～2小時后進(jìn)行熱鍛;固溶處理950～980℃保溫1.5～2小時，使鋯、鈮在基體中充分固溶;在介質(zhì)中激冷，保證最佳固溶狀態(tài)固定下來;最后進(jìn)行變形量達(dá)60～70%的冷加工，以使合金內(nèi)部的位錯密度增大、互相纏繞，從而阻礙位錯的攀移和晶界的迂移，并使未固溶的鋯、鈮微小顆粒聚集于位錯線附近，使合金加工組織穩(wěn)定，電導(dǎo)率、再結(jié)晶溫度、軟化溫度與抗熔粘性得到改善。
根據(jù)本發(fā)明配比與處理工藝方法所獲得的銅合金具有以下性能導(dǎo)電率 90～97%IACS硬度 60～72HRB軟化溫度 400～500℃由于本發(fā)明合金的導(dǎo)電率可與鎘銅相比擬，硬度、軟化溫度高于鎘銅，同時具有良好的抗熔粘性。不但能替代鎘銅作輕金屬特別是鋁合金點、縫焊用電極材料，而且使用壽命長。表2列舉了在同一焊機上，采用同一焊接規(guī)范時本發(fā)明合金與鎘銅電極點焊壽命試驗結(jié)果。本發(fā)明合金修磨間隔焊點數(shù)遠(yuǎn)大于鎘銅。
實施例1合金成分及所占重量百分比分別為
鋯 0.11%鈮 0.08%鎂 0.03%稀土(鑭+鈰) 0.04%余為銅。
把符合上述配比的合金鑄錠加熱到880℃，在此溫度下保溫1.5小時后進(jìn)行鍛拔;然后再加熱到960℃，在此溫度下保溫1.5小時，投入介質(zhì)中激冷;最后進(jìn)行變形率70%的冷變形。經(jīng)上述處理后所得合金的物理性能為硬度HRB63，導(dǎo)電率95%IACS，軟化溫度400℃。
實施例2.
合金中各元素所占重量百分比為鋯 0.19%鈮 0.12%鎂 0.05%稀土(鑭+鈰) 0.03%余為銅。
合金鑄錠的處理工藝同實施例1，處理后合金物理性能為硬度HRB67，導(dǎo)電率93%IACS，軟化溫度450℃。
表2
注1.焊機型號DZ-100型整流點焊機。
2.焊接用同一規(guī)范。
權(quán)利要求
1.一種特別適用于作輕合金點、縫焊電極用的銅合金，它是在銅基體中加有鋯，本發(fā)明的特征在于銅合金中還含有鈮、鎂及稀土(鑭+鈰)元素。
2.按權(quán)利要求
1所述的銅合金，其特征在于合金中各元素的重量百分比分別為鋯0.1～0.25%、鈮0.06～0.15%、鎂0.02～0.07%、稀土(鑭+鈰)0.02～0.06%。
3.按權(quán)利要求
1或2所述的銅合金，其特征在于依次經(jīng)過了如下冷、熱加工處理
a，鑄造符合所述成分的銅合金;b，將合金加熱到850～900℃并保溫1.5～2小時，隨即進(jìn)行鍛拔;c，加熱到950～980℃，保溫1.5～2小時進(jìn)行固溶熱處理;d，在介質(zhì)中激冷后進(jìn)行冷變形，變形量60～70%。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種硬度、軟化溫度、電導(dǎo)率和抗熔粘性均好的銅基合金。合金中所含各元素的重量百分比分別為鋯0.10～0.25％、鈮0.06～0.15％、鎂0.02～0.07％、稀土(鑭+鈰)0.02～0.06％。按本發(fā)明配比熔煉的鑄錠，經(jīng)熱鍛、固溶、激冷與冷變形等冷、熱加工處理后，達(dá)到如下性能電導(dǎo)率90～97％IACS，硬度HRB60～72，軟化溫度400～500℃。本發(fā)明之銅合金可替代對人體有害的鎘銅，用作輕合金點、縫焊電極，且一次修磨點焊數(shù)超過了鎘銅。
文檔編號C22C9/00GK86100394SQ86100394
公開日1986年9月17日 申請日期1986年1月14日
發(fā)明者陳丕文, 張德信 申請人:國營南方動力機械公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan