專(zhuān)利名稱(chēng)：一種銅合金及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金及其制造工藝。
背景技術(shù)：
紫銅使用的更多場(chǎng)合是導(dǎo)電，而銅合金更多的考慮是機(jī)、電綜合性能。對(duì)于型、線(xiàn)方面的銅合金產(chǎn)品，注重的機(jī)械性能更多些，有時(shí)還要考慮高溫性能。例如高速電氣化接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)方面的產(chǎn)品對(duì)銅合金的要求，除強(qiáng)度和耐磨性有更高的要求外，對(duì)高溫軟化起始溫度也要較高的要求。所以，對(duì)于制造一種銅合金，使其即能達(dá)到較高的機(jī)械性能指標(biāo)，又能使電氣性能達(dá)到理想狀態(tài)(盡量接近純銅的電阻標(biāo)值)，同時(shí)其高溫時(shí)的穩(wěn)定性亦好，這是一個(gè)難度較大的課題。目前導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能較好的銅合金主要有這幾種一是Cu-0. IAg銅合金，它的導(dǎo)電率是97% IACS,抗拉強(qiáng)度410 MPa,軟化起始溫度是320°C ； 二是Cu-0. IAg-Cr，它的導(dǎo)電率是83% IACS，抗拉強(qiáng)度495 MPa，軟化起始溫度是350°C ；三是Cu-0. IAg-Zr，它的導(dǎo)電率是82% IACS，抗拉強(qiáng)度480 MPa，軟化起始溫度是345°C ；四是 Cu-Mg(德國(guó))，它的導(dǎo)電率是68% IACS，抗拉強(qiáng)度503 MPa軟化起始溫度是370°C ；五是 Cu-0. IAg (德國(guó))，它的導(dǎo)電率是96% IACS，抗拉強(qiáng)度395 MI3a軟化起始溫度是340°C。這些銅合金的生產(chǎn)工藝是將電解銅投入熔煉爐中并加入合金元素熔融合金化。從這些銅合金的性能指標(biāo)來(lái)看它的導(dǎo)電率越高，其機(jī)械強(qiáng)度就越低，同時(shí)軟化起始溫度也相對(duì)較低。因此目前的銅合金尚不能滿(mǎn)足既有較高的導(dǎo)電率又有較高的軟化起始溫度，從而使其在高溫狀態(tài)下形成穩(wěn)定的高抗拉強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電率和抗拉強(qiáng)度在高溫狀態(tài)下都較高的銅合金及其制造工藝。本發(fā)明提供的這種銅合金，其特點(diǎn)是該銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 0. 25-0. 35%Cr,0. 22-0. 38%Cd、0. 04-0. 08%Ag、0. 09-0. 60% 的稀土、余量 Cu，其中稀土為 Ce
與Y，且Ce與Y等量。上述銅合金的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟
(1)制中間銅合金塊備用，該中間銅合金塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 4. 5%Cr+4. 0%Cd+0. 25%Ag+ 余量 Cu ；
(2)制稀土合金塊備用，該稀土塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.08% 0. 96% Al, 0. 09-0. 60%的稀土、余量Cu，其中稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量；
(3)電解銅用豎爐熔化然后進(jìn)入傾動(dòng)式精煉爐；
(4)根據(jù)最終產(chǎn)品成分0. 25-0. 35%Cr,0. 22-0. 38%Cd、0. 04-0. 08%Ag、0. 09-0. 60%的稀土、余量Cu，分別計(jì)算中間銅合金塊和稀土合金塊的用量；
(5)在傾動(dòng)式精煉爐中的精煉好的銅液之中加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化；(6)通過(guò)密封流槽加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；
(7)熔煉后獲得銅合金。所述步驟(5)在傾動(dòng)式精煉爐中完成氧化還原精煉后，加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化，在均勻化之前銅水溫度保證在1150°C…1170°C范圍，在均勻化之后銅水溫度也需保證在1150°C…1170°C范圍。所述步驟(6)在傾動(dòng)式精煉爐中完成精煉和合金化后的銅合金液體，經(jīng)過(guò)一個(gè)密封流槽進(jìn)入保溫爐，而在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；保溫爐中經(jīng)稀土處理后的合金化銅液溫度乃然要保證在1150°C…1170°C范圍。本發(fā)明銅合金具備這樣的性能具有較高的抗拉強(qiáng)度，耐磨耐蝕性能理想，在高溫下有穩(wěn)定的高溫性能，也就是高溫軟化起始點(diǎn)較高，同時(shí)又有較好的導(dǎo)電性能。一般加Cr的合金的共晶溫度要高些，在共晶溫度下，Cr在Cu中的最大固溶度達(dá) 0. 65%。加Cr的目的是考慮其具有高的力學(xué)性能，好的耐熱性、耐磨性，優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并且有抗高溫氧化、耐腐蝕、易于加工成型之特性。加Cd的目的主要是極大地發(fā)揮其高強(qiáng)度、高再結(jié)晶溫度和高抗高溫軟化能力的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。雖然利用Cr和Cd的固溶相在結(jié)晶過(guò)程中析出微粒的β或Y相質(zhì)點(diǎn)，產(chǎn)生沉淀硬化效果，能極大地提高合金再結(jié)晶溫度和熱強(qiáng)性。但都會(huì)使銅的導(dǎo)電性略有下降。為了解決這一矛盾，又選擇添加稀土 Re (成分為Ce與Y)，使其與大量可在晶界上滯留的或在固溶相中可導(dǎo)致電阻增加的有害元素發(fā)生反應(yīng)而被造渣除去，也同時(shí)能加速液體中的有害氣體逸出和防止結(jié)晶過(guò)程中有害氣體的吸入，從而有效地遏制合金的導(dǎo)電性下降問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一
這種銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0. 25%Cr、0. 22%Cd、0. 04%Ag、0. 06%的稀土、余量Cu，所述稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量。制造時(shí)按照以下步驟進(jìn)行
(1)制中間銅合金塊備用，該中間銅合金塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 4. 5%Cr+4. 0%Cd+0. 25%Ag+ 余量 Cu ；
(2)制稀土合金塊備用，該稀土塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.08% 0. 96% Al, 0. 09-0. 60%的稀土、余量Cu，其中稀土為是Ce與Y，且Ce與Y等量；
(3)電解銅用豎爐融化然后進(jìn)入傾動(dòng)式精煉爐；
(4)根據(jù)最終產(chǎn)品成分0.25%Cr、0. 22%Cd、0. 04%Ag、0. 06%的稀土、余量Cu。例如容量為5噸爐子，分別算得中間銅合金塊的用量為27^g，稀土合金塊的用量為3kg ；
(5)在傾動(dòng)式精煉爐中完成氧化還原精煉后，加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化，在均勻化之前銅水溫度保證在1150°C…1170°C范圍，在均勻化之后銅水溫度也需保證在1150°C…1170°C范圍；
(6)在傾動(dòng)式精煉爐中完成精煉和合金化后的銅合金液體，經(jīng)過(guò)一個(gè)密封流槽進(jìn)入保溫爐，而在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；保溫爐中經(jīng)稀土處理后的合金化銅液溫度乃然要保證在1150°C…1170°C范圍；(7)熔煉后獲得的銅合金。測(cè)得該銅合金的性能指標(biāo)為電阻率在0. 019156 Ω · mm2 /m—0. 0187402 Ω. mm2/ m ；抗拉強(qiáng)度平均437. 5 Mpa (5個(gè)式樣，最大462，最小418. 5)、軟化起始溫度彡385°C。實(shí)施方式二
這種銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0. 35%Cr、0. 38%Cd、0. 08%Ag、0. 60%的稀土、余量Cu，其中稀土為是Ce與Y，且Ce與Y等量。制造時(shí)按照以下步驟進(jìn)行
(1)制中間銅合金塊備用，該中間銅合金塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 4. 5%Cr+4. 0%Cd+0. 25%Ag+ 余量 Cu ；
(2)制稀土合金塊備用，該稀土塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.96% A1、0. 60%稀土、 余量Cu，其中稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量；
(3)電解銅用豎爐融化然后進(jìn)入傾動(dòng)式精煉爐；
(4)根據(jù)最終產(chǎn)品成分0.35%Cr、0. 38%Cd、0. 08%Ag、0. 60%的稀土、余量Cu。例如容量為5噸爐子，分別算得中間銅合金塊的用量380kg，稀土合金塊的用量3kg ；
(5)在傾動(dòng)式精煉爐中完成氧化還原精煉后，加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化，在均勻化之前銅水溫度保證在1150°C…1170°C范圍，在均勻化之后銅水溫度也需保證在1150°C…1170°C范圍；
(6)在傾動(dòng)式精煉爐中完成精煉和合金化后的銅合金液體，經(jīng)過(guò)一個(gè)密封流槽進(jìn)入保溫爐，而在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；保溫爐中經(jīng)稀土處理后的合金化銅液溫度乃然要保證在1150°C…1170°C范圍；
(7)熔煉后獲得的銅合金。測(cè)得該銅合金的性能指標(biāo)為電阻率在0. 019117 Ω · mm2 /m—0. 018740 Ω . mm2 /m ； 抗拉強(qiáng)度平均442 Mpa (5個(gè)式樣，最大479，最小413)、軟化起始溫度彡380°C。實(shí)施方式三
這種銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0. 3%Cr、0. 3%Cd、0. 06%Ag、0. 3%的稀土、余量 Cu，其中稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量。生產(chǎn)時(shí)按照以下步驟進(jìn)行
(1)制中間銅合金塊備用，該中間銅合金塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 4. 5%Cr+4. 0%Cd+0. 25%Ag+ 余量 Cu ；
(2)制稀土合金塊備用，該稀土塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.5% A1、0. 3%稀土、余量Cu，其中稀土 Re為Ce與Y，且Ce與Y等量；
(3)電解銅用豎爐融化然后進(jìn)入傾動(dòng)式精煉爐；
(4)根據(jù)最終產(chǎn)品成分0.3%Cr、0. 3%Cd、0. 06%Ag、0. 3%的稀土、余量Cu。例如容量為5 噸爐子，分別算得中間銅合金塊的用量330kg，稀土合金塊的用量1. 6kg ；
(5)在傾動(dòng)式精煉爐中完成氧化還原精煉后，加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化，在均勻化之前銅水溫度保證在1150°C…1170°C范圍，在均勻化之后銅水溫度也需保證在1150°C…1170°C范圍；
(6)在傾動(dòng)式精煉爐中完成精煉和合金化后的銅合金液體，經(jīng)過(guò)一個(gè)密封流槽進(jìn)入保溫爐，而在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；保溫爐中經(jīng)稀土處理后的合金化銅液溫度乃然要保證在1150°C…1170°C范圍；
(7)熔煉后獲得的銅合金。
測(cè)得該銅合金的性能指標(biāo)為電阻率在0. 019013 Ω . mm2 /m-0. 018750 Ω . mm2 /m ； 抗拉強(qiáng)度平均439 Mpa (5個(gè)式樣，最大473，最小411 )、軟化起始溫度≥382°C。
權(quán)利要求
1.一種銅合金，其特征在于該銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0. 25-0. 35%Cr、 0. 22-0. 38%Cd、0. 04-0. 08%Ag、0. 09-0. 60% 的稀土、余量 Cu，所述稀土為 Ce 與 Y，且 Ce 與 Y雄旦寺里。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述銅合金的制造工藝，其特征在于包括如下步驟(1)制備中間銅合金塊，該中間銅合金塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足 4. 5%Cr+4. 0%Cd+0. 25%Ag+ 余量 Cu ；(2)制備稀土合金塊，該稀土塊的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.08% 0. 96% Al, 0. 09% 0. 60%稀土、余量Cu，其中稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量；(3)電解銅用豎爐熔化然后進(jìn)入傾動(dòng)式精煉爐；(4)根據(jù)最終產(chǎn)品成分0. 25-0. 35%Cr,0. 22-0. 38%Cd、0. 04-0. 08%Ag、0. 09-0. 60%的稀土、余量Cu的要求，分別計(jì)算中間銅合金塊和稀土合金塊的用量；(5)在傾動(dòng)式精煉爐中的精煉好的銅液之中加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化；(6)通過(guò)密封流槽加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；(7)熔煉后獲得銅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅合金的制造工藝，其特征在于步驟(5)在傾動(dòng)式精煉爐中完成氧化還原精煉后，加入稱(chēng)量好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化，在均勻化之前銅水溫度保證在1150°C…1170°C范圍，在均勻化之后銅水溫度也需保證在1150°C…1170°C范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅合金的制造工藝，其特征在于步驟(6)在傾動(dòng)式精煉爐中完成精煉和合金化后的銅合金液體，經(jīng)過(guò)一個(gè)密封流槽進(jìn)入保溫爐，而在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊；保溫爐中經(jīng)稀土處理后的合金化銅液溫度乃然要保證在 1150°C ⑴ 1170°C 范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銅合金及其制造工藝，所述銅合金的成分按重量百分比計(jì)滿(mǎn)足0.25-0.35%Cr、0.22-0.38%Cd、0.04-0.08%Ag、0.09-0.60％的稀土、余量Cu，所述稀土為Ce與Y，且Ce與Y等量。所述制造工藝先制備中間銅合金塊和稀土合金塊，然后在傾動(dòng)式精煉爐中的精煉好的銅液之中加入制備好的中間銅合金塊進(jìn)行銅合金均勻化；在通過(guò)密封流槽的始端加入稱(chēng)量好的稀土合金塊，熔煉后獲得銅合金。本發(fā)明合金銅具有較高的抗拉強(qiáng)度，耐磨耐蝕性能好，在高溫下有穩(wěn)定的高溫性能，即高溫軟化起始點(diǎn)較高，同時(shí)又有較好的導(dǎo)電性能。
文檔編號(hào)C22C9/00GK102230102SQ20111022039
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者譚雄雅 申請(qǐng)人:湖南金鴻科技工業(yè)股份有限公司