[发明专利]一种高导电高强铜铁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高导电高强铜铁合金及其制备方法。该合金中Fe析出相在铜基体内呈亚微米级均匀分布，且Fe含量为5‑25wt％，导电率为45‑60％IACS，抗拉强度为620‑1360MPa。该合金的制备方法包括以下步骤：首先采用雾化法制备合金粉末；然后将合金粉末进行烧结处理，得到烧结坯；再将烧结坯进行拔丝处理，得到丝材；最后将丝材经过时效处理后得到铜铁合金。采用本发明的方法制备高导电高强铜铁合金能解决高强高导电铜铁合金中铁相分布不均匀的问题，可实现铜基体内Fe析出相的亚微米级的均匀分布，保持合金高导电率的前提下最大限度提高合金强度。

技术领域

本发明属于铜铁合金领域，尤其涉及一种高导电高强铜铁合金及其制备方法。

背景技术

传统的高强高导电铜铁合金通常采用铸造后继续结合如拔丝、热处理等方法制备得到。由于铸造过程中存在铁析出相尺寸大、分布不均匀等问题，导致铜铁合金经拔丝加工后的力学性能难以实现最优，仍然存在力学性能不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种高导电高强铜铁合金及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高导电高强铜铁合金，所述高导电高强铜铁合金中Fe析出相在铜基体内呈亚微米级均匀分布，所述高导电高强铜铁合金的Fe含量为5-25wt％，导电率为45-60％IACS，抗拉强度为620-1360MPa。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的高导电高强铜铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)采用雾化法制备合金粉末；所述雾化法为气雾化法或水雾化法，所述气雾化法中气体流量为0.02-0.24m³/s，气体压力为0.5-9MPa，雾化熔体温度为1150-1350℃；所述水雾化法中，水流量为110-380kg/min，水压为5.5-20MPa，雾化熔体温度为1150-1350℃；(2)将合金粉末进行烧结处理，得到烧结坯；(3)将烧结坯进行拔丝处理，得到丝材；(4)丝材经过时效处理后实现强度与导电性能的同步提高，最终得到铜铁合金。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中气雾化法在氮气或者氩气气氛下进行。本发明的制备方法采用雾化法制备合金粉末，合金液滴冷却速度快，得到的合金粉末中铜基体内铁为过饱和固溶状态或以亚微米级呈均匀弥散分布，可避免传统铸造过程中铁的宏观偏析带来的合金难加工及由于铁相粗大而导致的合金力学性能低等问题。而采用水雾化法制备合金粉末，则具有成本较低的优点，且所得合金粉末的粒度可以管控在较细范围内。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中合金粉末的粒度为10-100μm。将粒度控制在本发明的范围可以提高粉末的烧结性能，这是因为，粒度太小时，粉末氧含量高，会恶化烧结制品的塑性加工性能，粒度太大时，粉末烧结性能差。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中烧结处理的具体操作步骤包括：首先将合金粉末在30-300MPa的压力下压制得到粉末压坯；然后在还原气氛下，将粉末压坯在1000-1200℃条件下进行烧结，时间为0.5-2h。烧结过程的压制压力及烧结温度需控制在合适的范围内，压制压力过低，将导致粉末坯料致密度低，烧结后容易引起制品变形，压制压力过高，会使压坯内应力增加，容易发生翘曲、裂纹等烧结缺陷；烧结温度过低时，粉末坯体难以全致密化，致使烧结坯内含有气孔等缺陷，在后续拔丝加工过程中容易出现断裂；而烧结温度过高，烧结体将容易变形，且成本偏高。

上述的制备方法，优选的，所述还原气氛是指氢气、分解氨和/或一氧化碳气氛。采用还原气氛烧结，粉末颗粒表面的氧可以在升温过程中得到还原，降低制品的氧含量，有利于最终制品的加工性能和导电性。