CN113088736B - 一种铜合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜合金材料的制备方法，按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉85.2％～87.1％，锡粉11.8％～13.6％，钛粉0.45％～0.84％，铟粉0.04％～0.11％，硅粉0.12％～0.25％，锆粉0.24％～0.48％和锑粉0.05％～0.15％。所述制备方法包括将上述各原料球磨至粒径在220～250目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8～12h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压；将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在730～745℃下真空烧结2～5h后冷却；对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为6～10℃升温至720～750℃，保温1～2h后随炉冷却得到所述铜合金材料。

Description

一种铜合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种铜合金材料的制备方法。
背景技术
近年来，由于超导材料在高场超导磁体、高能粒子加速器、核磁共振医疗设备、受控热核反应、电力传输和储能等方面广泛应用，超导材料成为了众多科研小组的主攻方向。超导材料中目前应用最广泛的还是Nb3Sn超导线材，具有零电阻和全抗磁性等优良的性能。
铜合金中的铜锡合金具有较高强度、优良的弹性、良好的热传导性、抗腐蚀性以及耐磨性等，广泛的应用在电子电器领域。不同锡含量的铜锡合金应用的领域也有所不同，有研究者采用定向凝固方法研究了Cu-69Sn、Cu-73Sn、Cu-75Sn等不同成分的包晶合金组织中存在大量铜锡金属间化合物。传统铜合金制备方法采用铸造法，但存在铜锡合金极限固溶度的问题，在合金中会存在偏析现象，最终导致铜锡合金固溶度低而有限，而且在塑性变形过程中，极易发生脆性断裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜合金材料的制备方法，其中按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉85.2％～87.1％，锡粉11.8％～13.6％，钛粉0.45％～0.84％，铟粉0.04％～0.11％，硅粉0.12％～0.25％，锆粉0.24％～0.48％和锑粉0.05％～0.15％。
所述制备方法包括以下步骤：
S1：将上述各原料球磨至粒径在220～250目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8～12h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压。
S2：将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在730～745℃下真空烧结2～5h后冷却。
S3：对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为6～10℃升温至820～850℃，保温1～2h后随炉冷却得到所述铜合金材料。
作为优选方案，上述所述的冷压过程分为三阶段，第一阶段压制压力为180～200kN，保压时间为20～30s，第二阶段压制压力为320～340kN，保压时间为50～60s，第三阶段压制压力为350～360kN，保压时间为20～30s。
作为优选方案，上述所述的真空烧结过程中采取程序升温，以升温速率0.5～1℃/min从室温升至450～480℃，在该温度下保温20～30min，然后以升温速率3～5℃/min从室温升至烧结温度。
作为优选方案，上述所述的冷轧过程中，轧制形变量控制在45～60％之间。
有益效果：
本发明中，铜合金材料添加一定比例的锡粉，钛粉，铟粉，硅粉，锆粉和锑粉，并且通过真空烧结、三阶段的冷压，冷轧和熔炼等工艺制备得到的铜合金材料，经过性能测试可以得知具备良好的硬度、导电性和致密度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备铜合金的金相图；
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种铜合金材料的制备方法，按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉85.2％，锡粉13.31％，钛粉0.84％，铟粉0.06％，硅粉0.12％，锆粉0.24％和锑粉0.05％。
具体包括以下步骤：
S1：将上述各原料球磨至粒径在220目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压，其中冷压过程分为三阶段，第一阶段压制压力为180kN，保压时间为20s，第二阶段压制压力为320kN，保压时间为50s，第三阶段压制压力为350kN，保压时间为20s。
S2：将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在730℃下真空烧结2h后冷却，其中真空烧结过程中采取程序升温，以升温速率0.5℃/min从室温升至450℃，在该温度下保温20min，然后以升温速率3℃/min从室温升至烧结温度。
S3：对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为6℃升温至820℃，保温1h后随炉冷却得到所述铜合金材料，其中冷轧过程中，轧制形变量控制在45％之间。
实施例2
一种铜合金材料的制备方法，按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉87.1％，锡粉11.8％，钛粉0.45％，铟粉0.05％，硅粉0.25％，锆粉0.25％和锑粉0.1％。
具体包括以下步骤：
S1：将上述各原料球磨至粒径在250目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动12h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压，其中冷压过程分为三阶段，第一阶段压制压力为200kN，保压时间为30s，第二阶段压制压力为340kN，保压时间为60s，第三阶段压制压力为360kN，保压时间为30s。
S2：将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在745℃下真空烧结5h后冷却，其中真空烧结过程中采取程序升温，以升温速率1℃/min从室温升至480℃，在该温度下保温30min，然后以升温速率5℃/min从室温升至烧结温度。
S3：对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为10℃升温至850℃，保温2h后随炉冷却得到所述铜合金材料，其中冷轧过程中，轧制形变量控制在60％之间。
实施例3
一种铜合金材料的制备方法，按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉86.4％，锡粉12.6％，钛粉0.45％，铟粉0.05％，硅粉0.15％，锆粉0.24％和锑粉0.11％。
具体包括以下步骤：
S1：将上述各原料球磨至粒径在230目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动10h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压，其中冷压过程分为三阶段，第一阶段压制压力为190kN，保压时间为25s，第二阶段压制压力为330kN，保压时间为55s，第三阶段压制压力为355kN，保压时间为25s。
S2：将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在740℃下真空烧结4h后冷却，其中真空烧结过程中采取程序升温，以升温速率0.8℃/min从室温升至460℃，在该温度下保温25min，然后以升温速率4℃/min从室温升至烧结温度。
S3：对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为8℃升温至840℃，保温1.5h后随炉冷却得到所述铜合金材料，其中冷轧过程中，轧制形变量控制在55％之间。
实验例
性能测试——硬度测试：采用HB-3000型布氏硬度计对实施例1～3制备的铜合金材料进行硬度测试，其中测试载荷为750kgf，保压时间为30s；电导率测试：采用FQR-7502A型涡流导电仪测定导电率；固溶度测定和致密度采用本领域技术人员所公知的方法进行测试；测试结果如表1和附图所示，
表1.测试结果：
Figure BDA0003009385290000041
从表1中可以看出，本发明实施例1～3制备的铜合金材料的硬度均在94.1HB以上，电导率均在4.88Ms/m以上，致密度均在96.9％以上，说明本发明制备的铜合金材料具有良好的综合性能。

Claims (2)

1.一种铜合金材料的制备方法，其特征在于，其中按照百分比含量，铜合金材料由以下成分组成：铜粉85.2％～87.1％，锡粉11.8％～13.6％，钛粉0.45％～0.84％，铟粉0.04％～0.11％，硅粉0.12％～0.25％，锆粉0.24％～0.48％和锑粉0.05％～0.15％；所述制备方法包括以下步骤：
S1：将上述各原料球磨至粒径在220～250目，然后按照上述比例进行混合加入到混料机上转动8～12h，然后将混合均匀的粉末加入到模具中，进行冷压；
S2：将步骤S1中在模具中压制好的合金样品放置在真空烧结炉中，然后在730～745℃下真空烧结2～5h后冷却；
S3：对步骤S2中烧结冷却后的铜合金样品进行冷轧，然后将冷轧后的样品放入电阻炉中，以升温速率为6～10℃/min升温至820～850℃，保温1～2h后随炉冷却得到所述铜合金材料；
其中，所述的冷压过程分为三阶段，第一阶段压制压力为180～200kN，保压时间为20～30s，第二阶段压制压力为320～340kN，保压时间为50～60s，第三阶段压制压力为350～360kN，保压时间为20～30s；所述的真空烧结过程中采取程序升温，以升温速率0.5～1℃/min从室温升至450～480℃，该温度下保温20～30min，然后以升温速率3～5℃/min从室温升至烧结温度。
2.根据权利要求1所述的一种铜合金材料的制备方法，其特征在于，所述的冷轧过程中，轧制形变量控制在45～60％之间。
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CN1471446A (zh) * 2000-10-02 2004-01-28 ������������ʽ���� 官能化合金颗粒
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