一種Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000? ]本發(fā)明涉及有色金屬制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Cu-Cr-Zr系合金是一類重要的功能結(jié)構(gòu)材料，因其同時兼有強度、硬度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性高，抗高溫軟化能力優(yōu)異，焊接性能優(yōu)良，耐磨性和減磨性好等顯著特點而受到廣泛重視，在核裝備、高鐵接觸導(dǎo)線、大型集成電路引線框架、電阻焊電極和連鑄結(jié)晶器等方面得到廣泛的應(yīng)用，是最具發(fā)展?jié)摿Φ母邚姼邔?dǎo)型銅合金，已成為世界各工業(yè)國競相研究和開發(fā)的重點。
[0003]目前開發(fā)的Cu-Cr-Zr系合金棒材一般制備工藝為:真空熔鑄—熱擠壓—加熱—淬火—拉伸—時效—拉伸。該工藝雖然能夠制備綜合性能良好的Cu-Cr-Zr系合金棒材，但工藝流程較長且在加熱-淬火工序中加熱溫度達900?975°C[鐘衛(wèi)佳，馬可定，吳維治，《銅加工技術(shù)實用手冊》，北京:冶金工業(yè)出版社，2007: p206]，能源消耗大，淬火導(dǎo)致金屬表面氧化嚴(yán)重，增加了金屬損耗，且需配備專門的加熱和淬火設(shè)備，致使生產(chǎn)成本增加，嚴(yán)重限制了 Cu-Cr-Zr系合金的進一步推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種流程短、成本低、性能高的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法，由以下步驟組成:
1)以陰極銅，銅鉻、銅鋯和銅鎂中間合金為原料，在真空度為0.1?IPa，1300?1400°C下熔化，鑄型預(yù)熱溫度為80?150 °C，在氬氣氣氛下
澆注出Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯；
2)將Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯鋸切處理后，加熱至910?950°C，保溫30?lOOmin，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至400?600°C ；
3)將Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯熱擠壓成棒材，進行水封處理，水溫為20?30°(:在線淬火，時間為20?60min;
4)將Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室溫拉拔；
5)將室溫拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氬氣氣氛下時效處理，時效處理溫度為400?500 °C，時間為I?6h，冷卻方式為空冷或隨爐冷卻。
[0006]所述銅鉻合金中鉻含量為10?15%。
[0007]所述銅鋯合金中鋯含量為20?30%。
[0008]所述銅鎂合金中鎂含量為20?25%。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于: 1.本發(fā)明將Cu-Cr-Zr合金棒材傳統(tǒng)制備工藝中熱擠壓-加熱-淬火3道工序簡化為熱擠壓-水封處理2道工序，并實現(xiàn)了在線淬火，省卻了傳統(tǒng)工藝中的加熱工序及相應(yīng)的加熱設(shè)備，有利于降低能源消耗，減少金屬損耗，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，適合于批量工業(yè)生產(chǎn)。
[0010]2.采用本發(fā)明制備的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉強度2 550MPa、延伸率2 6.0%，導(dǎo)電率2 80%IACS，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能，在電阻焊電極、導(dǎo)電嘴等要求高強度高導(dǎo)電性能的使用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0011 ]下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0012]實施例1
直徑尺寸為Φ 6mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制備方法。
[0013]以陰極銅、銅鉻、銅鋯和銅鎂為原料，所述銅鉻合金中鉻含量為10%，所述銅鋯合金中鋯含量為20%，所述銅鎂合金中鎂含量為20%。首先將原料在1400°C下熔化，真空度為0.1Pa,在氬氣保護氣氛下澆注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金鑄坯，鑄型預(yù)熱溫度為150°C ；將合金鑄坯鋸切處理后加熱至950°C，保溫lOOmin，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至400°C;將合金鑄坯熱擠壓成直徑尺寸為Φ 13mm的棒材，并進行水封處理，實現(xiàn)在線水淬，水溫為300C，時間為20min ；將合金棒材進行室溫拉拔加工至直徑尺寸為Φ 6mm的棒材;將室溫拉拔加工后的合金棒材在氬氣保護氣氛下進行時效處理，時效處理溫度為500°C，時間為lh，冷卻方式為隨爐冷卻。所制備的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉強度為587MPa，延伸率為6.4%，導(dǎo)電率為 80%IACS。
[0014]實施例2
直徑尺寸為Φ 8mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制備方法。
[0015]以陰極銅、銅鉻、銅鋯和銅鎂為原料，所述銅鉻合金中鉻含量為10%，所述銅鋯合金中鋯含量為25%，所述銅鎂合金中鎂含量為20%。首先將原料在1300°C下熔化，真空度為0.1Pa,在氬氣保護氣氛下澆注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金鑄坯，鑄型預(yù)熱溫度為80°C ；將合金鑄坯鋸切處理后加熱至910°C，保溫30min，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至600°C;將合金鑄坯熱擠壓成直徑尺寸為Φ 16mm的棒材，并進行水封處理，實現(xiàn)在線水淬，水溫為200C，時間為30min ；將合金棒材進行室溫拉拔加工至直徑尺寸為Φ 9mm的棒材;將室溫拉拔加工后的合金棒材在氬氣保護氣氛下進行時效處理，時效處理溫度為400°C，時間為6h，冷卻方式為空冷。所制備的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉強度為571MPa、延伸率為7.2%、導(dǎo)電率為8I%IACSο
[0016]實施例3
直徑尺寸為Φ 1mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制備方法。
[0017]以陰極銅、銅鉻、銅鋯和銅鎂為原料，所述銅鉻合金中鉻含量為15%，所述銅鋯合金中鋯含量為20%，所述銅鎂合金中鎂含量為25%。首先將原料在1300°C下熔化，真空度為
0.1Pa,在氬氣保護氣氛下澆注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金鑄坯，鑄型預(yù)熱溫度為80°C ；將合金鑄坯鋸切處理后加熱至910°C，保溫30min，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至600°C;將合金鑄坯熱擠壓成直徑尺寸為Φ 19mm的棒材，并進行水封處理，實現(xiàn)在線水淬，水溫為20°C，時間為40min ；將合金棒材進行室溫拉拔加工至直徑尺寸為Φ 1mm的棒材;將室溫拉拔加工后的合金棒材在氬氣保護氣氛下進行時效處理，時效處理溫度為400°C，時間為6h，冷卻方式為隨爐冷卻。所制備的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉強度為563MPa、延伸率為7.5%、導(dǎo)電率為81 %I ACS。
[0018]實施例4
直徑尺寸為Φ 12mm的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材制備方法。
[0019]以陰極銅、銅鉻、銅鋯和銅鎂為原料，所述銅鉻合金中鉻含量為15%，所述銅鋯合金中鋯含量為30%，所述銅鎂合金中鎂含量為25%。首先將原料在1300°C下熔化，真空度為
0.1Pa,在氬氣保護氣氛下澆注出Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg合金鑄坯，鑄型預(yù)熱溫度為150°C ；將合金鑄坯鋸切處理后加熱至910°C，保溫30min，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至600°C;將合金鑄坯熱擠壓成直徑尺寸為Φ 22mm的棒材，并進行水封處理，實現(xiàn)在線水淬，水溫為200C，時間為60min ；將合金棒材進行室溫拉拔加工至直徑尺寸為Φ 12mm的棒材;將室溫拉拔加工后的合金棒材在氬氣保護氣氛下進行時效處理，時效處理溫度為500°C，時間為6h，冷卻方式為隨爐冷卻。所制備的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材抗拉強度為552MPa、延伸率為8.7%、導(dǎo)電率為83%IACS。
[0020]采用傳統(tǒng)工藝制備Cu-0.9Cr-0.3Zr_0.2Mg棒材，其性能為抗拉強度550MPa，延伸率6.0%，導(dǎo)電率80%IACS。比較結(jié)果表明，采用本發(fā)明制備的Cu-0.9Cr_0.3Zr_0.2Mg合金棒材性能優(yōu)于傳統(tǒng)工藝所得合金。
[0021]本發(fā)明是通過實施例來描述的，但并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法，其特征是由以下步驟組成: 1)以陰極銅，銅鉻、銅鋯和銅鎂中間合金為原料，在真空度為0.1?IPa，1300?1400°C下熔化，鑄型預(yù)熱溫度為80?150 °C，在氬氣氣氛下澆注出Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯； 2)將Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯鋸切處理后，加熱至910?950°C，保溫30?10min，同時將擠壓筒和擠壓模具預(yù)熱至400?600°C ； 3)將Cu-Cr-Zr-Mg合金鑄坯熱擠壓成棒材，進行水封處理，水溫為20?30°C在線淬火，水淬時間為20?60min; 4)將Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材室溫拉拔； 5)將室溫拉拔后的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材在氬氣氣氛下時效處理，時效處理溫度為400~500°C，時間為I?6h，冷卻方式為空冷或隨爐冷卻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法，其特征是所述銅絡(luò)合金中鉻含量為1?15%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法，其特征是所述銅錯合金中鋯含量為20?30%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu-Cr-Zr-Mg合金棒材的制備方法，其特征是所述銅鎂合金中鎂含量為20?25%。
【專利摘要】一種Cu?Cr?Zr?Mg合金棒材的制備方法，由以下步驟組成：以陰極銅，銅鉻、銅鋯和銅鎂中間合金為原料，在真空度為0.1~1Pa，1300~1400℃下熔化，在氬氣氣氛下澆注出合金鑄坯；將合金鑄坯鋸切處理后，加熱至910~950℃，保溫30~100min；將合金鑄坯熱擠壓成棒材，進行水封處理，水溫為20~30℃在線淬火，水淬時間為20~60min；將合金棒材室溫拉拔；將室溫拉拔后的合金棒材在氬氣氣氛下時效處理，時效處理溫度為400~500℃，時間為1~6h，空冷或隨爐冷卻。本發(fā)明的優(yōu)點為可實現(xiàn)在線淬火，省卻了傳統(tǒng)工藝中的加熱工序及相應(yīng)的加熱設(shè)備，有利于降低能源消耗，減少金屬損耗，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，適合于批量工業(yè)生產(chǎn)。
【IPC分類】C22F1/08, B21C37/04, C22C9/00, C22C1/03
【公開號】CN105714133
【申請?zhí)枴緾N201610128200
【發(fā)明人】甘春雷, 鄭開宏, 王海艷, 王順成, 李繼林, 董曉蓉
【申請人】廣州有色金屬研究院