CN1323179C - 高强高导电铜基合金材料及其制备方法 - Google Patents

高强高导电铜基合金材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1323179C
CN1323179C CNB03135758XA CN03135758A CN1323179C CN 1323179 C CN1323179 C CN 1323179C CN B03135758X A CNB03135758X A CN B03135758XA CN 03135758 A CN03135758 A CN 03135758A CN 1323179 C CN1323179 C CN 1323179C
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy material
alloy
strength
copper
conductivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB03135758XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1488770A (zh
Inventor
谢明
陈力
陈江
李汝民
杨有才
段云喜
李方中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming Institute of Precious Metals
Original Assignee
Kunming Institute of Precious Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming Institute of Precious Metals filed Critical Kunming Institute of Precious Metals
Priority to CNB03135758XA priority Critical patent/CN1323179C/zh
Publication of CN1488770A publication Critical patent/CN1488770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1323179C publication Critical patent/CN1323179C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种高强高导电铜基合金材料及其制备方法。铜基合金材料重量百分比成分：0.01～2.5Cr，0.01～2.0Zr，0.01～2.0Y、La、Sm之任一种，余量Cu。其制备方法是真空熔炼后获得上述成分液态合金，之后雾化快速凝固制粉，经压坯、烧结、挤压获得棒材或片材成品。该合金材料具有导电性好、导热性好、高温强度高、软化温度高和导电率高的特点，可用做电工行业中电阻焊电极、引线框架、导电桥。

Description

高强高导电铜基合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜基合金材料及其制备方法，特别是高强高导电铜基合金材料。
背景技术
高强高导电铜合金是指在具有优良的导电、导热性能的同时又兼顾高的强度和优异的高温性能的合金，其主要要求是在不损失导电率和导热率的原则下，使合金的强度提高。铜基合金材料主要用作汽车、摩托车、电工、电子、电力等行业中的电阻焊电极、引线框架、导电桥等材料，还可用于替代有毒的铍青铜、磷青铜等制作继电器支座和高低压接插元件等。目前，国内外这类合金按其化学成分、强度、导电率主要分为四类：(1)高强高导电铜合金，抗拉强度＝500～600MPa，导电率＝80～90％IACS，如Cu-Cr-Zr，Cu-Ag-Cr，Cu-Cr或Zr合金，CuAl2O3，CuRE2O3等。这类合金具有较高的机械性能和导电、导热性能；(2)中强高导电铜合金，抗拉强度＝350～550MPa，导电率＝70～98％IACS，如Cu-Ag，Cu-Cd，Cu-Cr，Cu-Zr等；(3)高强中导电铜合金，极限抗拉强度＝700～800MPa，导电率＝40～50％IACS。如Cu-Be，Cu-Ni-Si，Cu-Ni-Co等；(4)超高强低导电铜合金，极限抗拉强度≥900MPa，导电率＝10～30％IACS，如Cu-Ti，Cu-Be-Co等。
近年来，随着高强高导电材料相关行业的发展，对传统铜基电工材料提出了更高要求，如：在室温和高温保持高的导电、导热性，硬度好，具有良好的抗变形能力及加工性能等。许多年来，该领域新材料的研究主要集中于铜-过渡族元素，如：Cu-Zr，Cu-Cr，Cu-Ni-Ti，Cu-Be-Co等。制备技术为合金熔铸。强化手段为形变强化、固溶强化或时效强化等。虽然这些方法对铜基合金材料的性能和使用范围有所改善，但对材料导电率、高温强度、高温硬度和软化温度等性能几乎无明显改进。
发明内容
本发明目的是提供一种具有高强度高导电率的铜基合金材料及其制备方法。
实现本发明目的的铜基合金材料成分(重量％)为：0.01～2.5Cr，0.01～2.0Zr，0.01～2.0Y、La、Sm之任一种，余量Cu。
本发明的铜基合金材料制备方法依序包括下列工艺步骤：
①真空熔炼按比例配置好的Cu、Cr、Zr、Y(或La或Sm)；
②以冷却速率105～106K/S将步骤①所得合金液体雾化成粉末；
③150MPa-300MPa压力下将步骤②所得合金粉末压制成坯锭；
④800℃-900℃温度下烧结步骤③所得压坯；
⑤冷加工步骤④坯锭，获得成品材料。
通过研究Cu-Zr、Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系和其他导电合金，本发明完成了合金配方的设计。本发明合金中所含的稀土元素Y、La或Sm，均匀弥散分布于合金晶体的晶内和晶界上，在合金中形成新的强化相，起到改善合金组织结构，提高合金再结晶温度的作用，同时提高了合金的物理和机械性能，改善材料的热稳定性和热强性。本发明的合金材料，已部分用于380V焊接电压，7300A焊接电流，8周波焊接时间，150Kg焊接压力的悬挂式焊机中，与现行的CuCr，CuCrZr合金材料相比较，耐电弧烧损能力强，使用寿命提高2倍以上。另外，由于采用了快速凝固制粉和挤压集成技术，克服了合金的组织偏聚，细化了晶粒，改善了材料的结构和性能。特别是挤压技术形成的纤维状组织，有利于改善材料的导电、导热性能，物理机械性能和电学性能。因此，用本发明制备方法获得的发明合金材料具有导电性好、导热性好、高温强度高、软化温度高和导电率高的特点。
为保证合金材料的性能，本发明采用的原材料Cr、Zr、Y、La、Sm、Cu纯度大于99.95％。
表1、表2、表3分别为本发明铜基合金材料性能、同类材料使用对比结果和同类材料技术性能对比结果。
表1本发明铜基合金材料的配比及性能
实施例     合金成分(重量％)   材料性能
Cr Zr La Sm Y Cu   硬度HBS  抗拉强度MPa   延伸率％   导电率IACS％   软化温度℃
1     0.05     0.05     0.1     余量   101  455   17   90   600
2     0.5     0.5     0.5     余量   122  480   12   90   650
3     1.0     0.5     1.0     余量   130  511   10   85   650
4     1.5     1.0     1.5     余量   150  620   8   85   700
5     2.0     1.5     1.0     余量   160  710   7   80   700
6     2.5     2.0     1.5     余量   170  750   6   75   700
表2本发明铜基合金材料使用效果比较(编号5-8为对比例)
编号   合金成分(重量％)   实施条件(悬挂或焊机)   电寿命(台车次)
  Cr   Zr   La   Sm   Y   Cu
  1   0.5   0.5   0.5   余量   380V，7300A   2500
  2   1.0   0.5   1.0   余量   380V，7300A   3000
  3   2.0   1.5   1.0   余量   380V，7300A   4000
  4   2.5   2.0   1.5   余量   380V，7300A   4500
  5   1.0   余量   380V，7300A   1000
  6   1.0   0.5   余量   380V，7300A   1200
  7   2.0   1.5   余量   380V，7300A   1500
  8   2.5   2.0   余量   380V，7300A   2000
表3本发明合金材料与国内外现行材料的技术指标比较
  材料性能   材料名称及来源
  美国CuCr   日本CuAl2O3 我国CuAl2O3 国内CuCr   国内CuCrZrRE 国内CuAl2O3   国内CuRE2O3
  软化温度℃   550   900 850 550   600 950   950
  抗拉强度MPa   530   550 500 500   550 550   550
  延伸率％   14   6 7 15   13 8   8
  硬度(HRB)(退火态) 73 75 76 72 75 80 81
  导电率(IACS％) 85 85 70 75 85 85 85
实施方式
按照表1本发明合金材料配方比例，称取合金所用原材料，按照下列顺序工艺步骤制备铜基合金材料：
(1)将纯度99.95％以上的Cu，Cr，Zr，Y(La、Sm)  按比例配置好，在真空中频熔炼炉内熔炼合金化；
(2)利用急冷制粉装置(专利号：91209848.1)将(1)步得到的合金液体雾化成粉末，雾化冷却速率为105-106K/S，离心转盘速率为7000r/min，雾化冷却介质为水；
(3)在150MPa-300MPa压强下将2)步得到的合金粉末压制成型；
(4)在800℃-900℃温度范围内烧结3)步得到的压坯；
(5)挤压和冷加工4)步的半成品，得到棒材或片材，再按使用要求加工为成品。

Claims (2)

1.高强高导电铜基合金材料，其特征在于其成分的重量百分比为：Cr 1.0％～2.5％，Zr 1.5％～2.0％，Y、La、Sm之任一种化学成分的重量百分比为0.01％～2.0％，余量为Cu。
2.如权利要求1所述的铜基合金材料制备方法，其特征在于依序包括下列工艺步骤：
①真空熔炼按比例配置好的Cu、Cr、Zr、Y或La或Sm；
②以冷却速率105~106K/S将步骤①所得合金液体雾化成粉末；
③150MPa-300MPa压力下将步骤②所得合金粉末压制成坯锭；
④800℃-900℃温度下烧结步骤③所得压坯；
⑤冷加工步骤④坯锭，获得成品材料。
CNB03135758XA 2003-09-01 2003-09-01 高强高导电铜基合金材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN1323179C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB03135758XA CN1323179C (zh) 2003-09-01 2003-09-01 高强高导电铜基合金材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB03135758XA CN1323179C (zh) 2003-09-01 2003-09-01 高强高导电铜基合金材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1488770A CN1488770A (zh) 2004-04-14
CN1323179C true CN1323179C (zh) 2007-06-27

Family

ID=34154752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB03135758XA Expired - Fee Related CN1323179C (zh) 2003-09-01 2003-09-01 高强高导电铜基合金材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1323179C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10801087B2 (en) 2016-05-16 2020-10-13 Zhejiang University High-strength and high-conductivity copper alloy and applications of alloy as material of contact line of high-speed railway allowing speed higher than 400 kilometers per hour

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101113498B (zh) * 2007-07-13 2010-04-14 宁波博威合金材料股份有限公司 高强高导的低钙硼铬锆铜合金及其制造方法
CN100523236C (zh) * 2007-12-24 2009-08-05 昆明贵金属研究所 特种铜合金及其制备方法
CN101255510B (zh) * 2008-03-26 2013-01-23 晶能光电（江西）有限公司 高强高导含铬铜合金及其制备方法
CN101906547A (zh) * 2010-07-21 2010-12-08 九星控股集团有限公司 铜铬锆合金的非真空熔炼方法
CN107345280A (zh) * 2016-05-06 2017-11-14 华为技术有限公司 一种制备铜合金材料的方法、铜合金材料及设备
CN107058794A (zh) * 2017-06-19 2017-08-18 师新虎 一种电导率高的铜合金材料
CN108728687A (zh) * 2018-05-08 2018-11-02 湖州吴兴锐质自动化输送设备厂（普通合伙） 一种高硬度表面镀铜的铜合金
CN110029245A (zh) * 2019-05-10 2019-07-19 长沙新材料产业研究院有限公司 一种铜合金粉末及其制备方法、应用
CN110480024B (zh) * 2019-09-12 2022-05-17 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种基于VIGA工艺制备CuCrZr球形粉的方法
CN113369473B (zh) * 2021-06-10 2023-05-12 盘星新型合金材料(常州)有限公司 一种高强度高导电铜合金粉末及其制备方法
CN113564408B (zh) * 2021-07-29 2022-04-19 内蒙古工业大学 一种高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4946518A (zh) * 1972-09-09 1974-05-04
CN1250107A (zh) * 1999-02-03 2000-04-12 北京科技大学 熔铸——原位反应喷射成形制备金属基复合材料方法
CN1401802A (zh) * 2002-04-10 2003-03-12 昆明理工大学 一种纳米晶粒增强铜基材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4946518A (zh) * 1972-09-09 1974-05-04
CN1250107A (zh) * 1999-02-03 2000-04-12 北京科技大学 熔铸——原位反应喷射成形制备金属基复合材料方法
CN1401802A (zh) * 2002-04-10 2003-03-12 昆明理工大学 一种纳米晶粒增强铜基材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10801087B2 (en) 2016-05-16 2020-10-13 Zhejiang University High-strength and high-conductivity copper alloy and applications of alloy as material of contact line of high-speed railway allowing speed higher than 400 kilometers per hour

Also Published As

Publication number Publication date
CN1488770A (zh) 2004-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101240387B (zh) 一种Cu-A12O3纳米弥散强化合金及其制备方法
CN1323179C (zh) 高强高导电铜基合金材料及其制备方法
CN101531149B (zh) 一种超长Cu-Cr-Zr合金接触线的制备方法
CN106381414B (zh) 一种铜基原位复合合金及其制备方法
CN105132726B (zh) 一种适用于接触器的铜铬触头材料及其制备方法
CN101333610B (zh) 超高强、高导电CuNiSi系弹性铜合金及其制备方法
CN101709401B (zh) 硼、银、稀土元素添加Cu-Cr原位复合材料及其制备方法
CN103469007B (zh) 高级端子连接器用铜合金及其制备方法和应用
CN110273081A (zh) 一种Cu-Fe-Ti导电合金及其制备方法
CN104480335B (zh) 一种银钨触头材料的制备方法
CN100523236C (zh) 特种铜合金及其制备方法
CN101418393B (zh) AgCuV合金材料制备新方法
CN101168806A (zh) 多相氧化物颗粒增强铜基复合材料及其制备方法
CN101984107A (zh) CuNiSiAl系弹性铜合金的制备方法
CN1079441C (zh) 弥散强化铜基电极合金
CN103045895A (zh) 一种电接触材料及其制备方法
CN101950696A (zh) 一种银氧化锡触头合金材料的制造方法及其所制合金
CN102864325A (zh) 多元稀土银电接点及其制备方法和用途
CN102952962A (zh) Cu-Fe复合材料及其制备方法
CN108543945A (zh) 一种氧化铝弥散铜合金粉末的外氧化制备方法
CN105369051A (zh) 一种新型铜合金及其制备方法
CN102492868A (zh) 一种铜铋合金及其制备方法
CN1033524C (zh) 电触头材料银基合金
CN102492869B (zh) 一种铜锆铋合金及其制备方法
CN102051501A (zh) 一种高强高导Cu-Ni-Al导体材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C57 Notification of unclear or unknown address
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Kunming Institute of Precious Metals

Document name: Written notice of preliminary examination of application for patent for invention

C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070627

Termination date: 20091009