[发明专利]一种高导热耐蚀CuFe系合金、板带及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热耐蚀CuFe系合金，以质量百分比计包含以下含量的成分：Fe0.1‑5.0％、含量不超过0.1％的元素M，其余为Cu以及不可避免的杂质；其中，元素M为Cr、Al、Ni、Sn、Si、P、Ge和V中的至少2种。本发明还提供一种高导热耐蚀CuFe系合金板带及其制备方法。本发明的高导热耐蚀CuFe系合金，通过添加元素M，元素M与Fe相互配合协同作用，合金中的强化相分布均匀，导热性好，并形成致密氧化物膜，合金的导热性与耐腐蚀性能好。

技术领域

本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种CuFe系合金、板带及其制备方法。

背景技术

Cu-Fe系合金因其优异的力学性能和低廉价格备受各个行业的青睐，如海洋工程、手机散热板、空调冷凝管、海水养殖网箱、高压电缆线等。在传统Cu-Fe系铜合金的基础上，开展苛刻服役条件下新型高耐热耐蚀铜合金的设计开发以及耐蚀机理研究，对于我国海洋工程和特殊环境服役用铜合金的基础理论研究和工程化应用具有重要意义。

Fe在铜中的溶解度非常低，Fe一般会以Fe颗粒的形式存在于Cu基体中。Cu-Fe系合金中存在Fe和Cu两相，二者电负性不同，在电偶作用下容易发生腐蚀反应。并且，Fe(bcc)相在腐蚀反应下极易生成Fe²⁺，Fe²⁺可与Cu发生反应。在上述两种机制作用下，Cu-Fe合金的耐蚀性能削弱，合金的使用寿命也大大缩减。此外，由于Fe的加入，会影响到Cu-Fe系合金的导热性能，传统Cu-Fe系铜合金的导热性能一般也较差，有必要提高其导热性能，以满足高耐热耐蚀铜合金的需求。

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，提供一种耐腐蚀性能优异、导热性能优异的高导热耐蚀CuFe系合金、板带及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高导热耐蚀CuFe系合金，以质量百分比计包含以下含量的成分：Fe 0.1-5.0％、含量不超过0.1％的元素M，其余为Cu以及不可避免的杂质；其中，元素M为Cr、Al、Ni、Sn、 Si、P、Ge和V中的至少2种。

上述高导热耐蚀CuFe系合金中，优选的，元素M与Fe的质量比不大于1：50。本发明中，元素M与Fe对各自作用的发挥具有较大的影响，本发明需要精确其二者的质量比。铁用量过多，不利于导热性和耐腐蚀性的提高，铁用量太少，合金的强度太低，元素M的用量过少，对于耐腐蚀性的提高不明显，元素M的用量过多，合金的导热性会受影响。并且，元素M与Fe同时加入后，其二者之间还会发生化合反应，相互反应促进合金性能的提高，其二者的用量比的确定还需要考虑其二者的反应进程。

上述高导热耐蚀CuFe系合金中，优选的，所述元素M为Sn、Si、P和Ge，且Sn、Si、 P和Ge的质量百分比分别为0.005-0.02％、0.01-0.04％、0.001-0.01％和0.005-0.02％。更优选的，所述元素M为Sn、Si、P和Ge，且Sn、Si、P和Ge的质量百分比分别为0.01％、0.03％、0.005％和0.01％。元素M的加入一方面会影响合金的导热与耐腐蚀性能，另一方面还会与Fe 进行化合反应，促进合金强度与导电性，我们研究表明，利用Sn、Si、P和Ge协同作用，利用金属强化元素与非金属强化元素相互配合，可以综合性能最佳的得到高导热、耐腐蚀的CuFe系合金。尤其是控制Sn、Si、P和Ge的质量百分比分别为0.01％、0.03％、0.005％和0.01％，其自身配合作用、与铁的化合反应效果最佳。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种高导热耐蚀CuFe系合金板带，其由上述的高导热耐蚀CuFe系合金制备而成。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的高导热耐蚀CuFe系合金板带的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将铜源、铁源、元素M放入加热炉中熔化，熔匀后形成合金熔体；

(2)将步骤(1)中得到的合金熔体水平连铸成板带，得到铸造板带；