專利名稱：Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，屬于有色金屬加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Cu-Cr-Zr系合金具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率的特點，可以應(yīng)用于電子引線框架、電氣化 鐵路機(jī)車導(dǎo)線、大型結(jié)晶器等，具有良好的市場前景。對于不同的廠家、不同的應(yīng)用場合對 合金的性能要求也不同，通過微量元素控制可以對合金的力學(xué)、電學(xué)等性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。
合金元素對Cu-Cr-Zr系合金的力學(xué)性能影響較為明顯，不同的合金元素、不同的 含量對合金性能的影響效果也不同。因此，要獲得所需的Cu-Cr-Zr系合金性能，需要控制 好合金元素的種類和含量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種Cu-Cr-Zr系合金板材的改 性制備方法。 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，具體包括以下步驟——
①熔鑄將主原料及輔原料投入感應(yīng)爐中，主原料為電解銅，輔原料為銅鉻中間合 金、鋯絲、混合稀土以及元素Ni、 Si、 Ti中的一種單質(zhì)材料或其中間合金；在氣體保護(hù)條件 下進(jìn)行熔煉，采用半連續(xù)方法獲得鑄錠；②鑄錠熱軋將鑄錠在500°C IOO(TC加熱10min 120min后，進(jìn)行熱軋；
③熱軋板固溶將熱軋后的板材進(jìn)行固溶，固溶溫度為600°C 1200°C，時間 10min 100min j ④板材表面打磨將固溶處理后的板材進(jìn)行表面打磨，清洗表面；
⑤冷軋將打磨洗面后的板材進(jìn)行冷軋； ⑥時效將冷軋后的板材在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行時效處理，保護(hù)氣體為惰性氣體 或氮氣，時效溫度為400°C 500°C ，時效時間為2h 6h，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。
進(jìn)一步地，上述的Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，步驟①將主原料及輔原 料投入非真空中頻感應(yīng)爐中，在惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行熔鑄，鑄造溫度控制在80(TC 1500°C。 本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在
通過在非真空熔煉Cu-Cr-Zr系合金鑄錠時加入不同含量、不同種類的微量元素 (Ni、 Si、 Ti)，來改變合金的性能；所獲得的鑄錠進(jìn)行熱軋、固溶、表面打磨清洗、冷軋、時效 處理的工藝，得到Cu-Cr-Zr合金板材；尤其加入適量的Si或Ti元素可獲得優(yōu)越的綜合性 能，經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)顯著。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明
圖1 :本發(fā)明制備工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明在Cu-Cr-Zr系合金中添加微量元素(Ni、Si、Ti)，由于添加元素的種類、含 量不同，所獲得最終板材的性能也不同。通過非真空熔煉技術(shù)，在氣體保護(hù)下熔煉，獲得成 分均勻的Cu-Cr-Zr系合金鑄錠。 如圖1所示的制造工藝首先將電解銅投入非真空熔煉爐中，同時打開惰性保 護(hù)氣體，加熱電解銅，待電解銅熔化后加入銅鉻中間合金，然后加稀土、鋯絲以及微量元素 (Ni、 Si、 Ti)的單質(zhì)或中間合金，熔煉后采用半連續(xù)的方法澆鑄，澆鑄溫度控制在80(TC 1500。C，得到鑄錠；然后，將鑄錠在500。C 1000。C加熱10min 120min后，進(jìn)行熱軋；熱軋 后的板材進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為600°C 1200°C，時間10min 100min ;繼而，將固溶 處理后的板材進(jìn)行表面打磨，清洗表面；再將打磨洗面后的板材進(jìn)行冷軋；最后，將冷軋后 的板材在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行時效處理，保護(hù)氣體為惰性氣體或氮氣，時效溫度為400°C 500°C ，時效時間為2h 6h，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
實施例1 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲以及鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01% 0. 1%銅鎳中間合金，加熱3 4分鐘；停止加熱，采 用半連續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。 最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C ，時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度、為572MPa，延伸率S為8. 2%，導(dǎo)電率入為 74. 4% IACS。
實施例2 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01% 0. 3%單質(zhì)Si，加熱3 4分鐘；停止加熱，采用半連 續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。
最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C 、時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度o b為582MPa，延伸率S為5%，導(dǎo)電率A為77% IACS。 實施例3 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01 % 0. 1 %的海綿鈦，加熱3 4分鐘；停止加熱，采用半連 續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。 最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C ，時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度、為576MPa，延伸率S為7.4% ;導(dǎo)電率入為 66. 3% IACS。
實施例4 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5% 1. 6%的海綿鈦，加熱3 4分鐘；停止加熱，采用半連 續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。 最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C ，時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度Ob為603MPa，延伸率S為8. 3%，導(dǎo)電率入為 59. 2% IACS。
實施例5 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 8% 2. 0%的海綿鈦，加熱3 4分鐘；停止加熱，采用半連 續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。
最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C ，時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度Ob為601MPa，延伸率S為9.4%，導(dǎo)電率入為 48. 7% IACS。
比較例 首先，將電解銅放入中頻感應(yīng)爐中，通入惰性保護(hù)氣體，打開感應(yīng)加熱裝置，對電 解銅加熱，待電解銅加熱熔化加入銅鉻中間合金，加熱6分鐘，待溫度至120CTC以上，加入 稀土、鋯絲，加熱3 4分鐘；停止加熱，采用半連續(xù)的方法澆鑄。 然后，將鑄錠在700°C 95(TC溫度下加熱30min 60min，加熱完畢后對鑄錠進(jìn)行 熱軋。 熱軋后進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為800°C IOO(TC，時間為30min。
再將固溶后的板材進(jìn)行打磨、清洗表面，并進(jìn)行冷軋。 最后，進(jìn)行時效處理，時效溫度為400°C 480°C ，時間為2h 6h，時效過程中通入 氮氣進(jìn)行保護(hù)，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。 測試板材力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度ob > 570MPa，延伸率S為6% 8%;導(dǎo)電率 入> 80% IACS。 本技術(shù)方案是對Cu-Cr-Zr系合金材料的一種擴(kuò)展，在合金熔煉過程中加入微量 元素，從而改變合金的綜合性能，通過控制元素種類和含量，擴(kuò)展合金滿足不同的使用要 求。加入含量為0. 01% 0. 1%的Ni元素后合金的抗拉強(qiáng)度與不加微量元素時幾乎無變 化，延伸率增加1% 3%，導(dǎo)電率下降3% IACS 6% IACS，可知加入少量Ni元素?zé)o明顯 性能優(yōu)勢；加入含量為0. 01% 0. 5%的Si元素后合金抗拉強(qiáng)度增加10 15MPa，延伸率 降低1% 3%，導(dǎo)電率下降2% IACS 4% IACS ;加入含量為0. 01% 0. 15X的Ti元素 后合金的抗拉強(qiáng)度增加《lOMPa，延伸率無明顯變化，導(dǎo)電率下降12% IACS 15% IACS ; 加入含量為0. 02% 0. 3%的Ti元素后合金的抗拉強(qiáng)度增加22MPa 30MPa，延伸率增加 1% 2%，導(dǎo)電率下降17% IACS 22% IACS ;加入含量為0. 1% 0. 4%的Ti元素后合 金的抗拉強(qiáng)度增加22MPa 30MPa，延伸率增加1. 5% 3%，導(dǎo)電率下降28% IACS 33% IACS。 綜上所述，非真空熔煉Cu-Cr-Zr系合金鑄錠時，加入不同含量、不同種類的微量元 素(Ni、Si、Ti等)，改變合金的性能；將獲得的鑄錠進(jìn)行熱軋、固溶、表面打磨清洗、冷軋、時效 處理的工藝，獲得Cu-Cr-Zr合金板材，尤其適量的Si或Ti元素可獲得優(yōu)越的綜合性能。
以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，其特征在于具體包括以下步驟——①熔鑄將主原料及輔原料投入感應(yīng)爐中，主原料為電解銅，輔原料為銅鉻中間合金、鋯絲、混合稀土以及元素Ni、Si、Ti中的一種單質(zhì)材料或其中間合金；在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行熔煉，采用半連續(xù)方法獲得鑄錠；②鑄錠熱軋將鑄錠在500℃～1000℃加熱10min～120min后，進(jìn)行熱軋；③熱軋板固溶將熱軋后的板材進(jìn)行固溶，固溶溫度為600℃～1200℃，時間10min～100min；④板材表面打磨將固溶處理后的板材進(jìn)行表面打磨，清洗表面；⑤冷軋將打磨洗面后的板材進(jìn)行冷軋；⑥時效將冷軋后的板材在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行時效處理，保護(hù)氣體為惰性氣體或氮氣，時效溫度為400℃～500℃，時效時間為2h～6h，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，其特征在于步驟① 將主原料及輔原料投入非真空中頻感應(yīng)爐中，在惰性氣體保護(hù)條件下進(jìn)行熔鑄，鑄造溫度 控制在8Q0。C 150(TC。
全文摘要
本發(fā)明提供一種Cu-Cr-Zr系合金板材的改性制備方法，首先將電解銅、銅鉻中間合金、鋯絲、混合稀土以及元素Ni、Si、Ti中的一種單質(zhì)材料或其中間合金投入感應(yīng)爐中，在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行熔煉，半連續(xù)方法獲得鑄錠；然后將鑄錠在500℃～1000℃加熱10min～120min后進(jìn)行熱軋，熱軋后板材進(jìn)行固溶；固溶處理后的板材進(jìn)行表面打磨，清洗表面，再進(jìn)行冷軋；最后在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行時效處理，獲得Cu-Cr-Zr系合金板材。通過在熔煉鑄錠時加入不同含量、不同種類的微量元素(Ni、Si、Ti)，來改變合金的性能，尤其加入適量的Si或Ti元素可獲得優(yōu)越綜合性能的合金。
文檔編號C22C1/03GK101733621SQ200810235978
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者朱永兵, 李華清, 郭富安 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司