[发明专利]一种铜基合金及其工艺

说明书

本发明涉及一种铜基合金及其工艺，它是通过成分的调整和工艺方法的优化来达到高的强度和高的导电率的。

在电阻焊领域中应用铬锆铜合金已有多年历史。这种铜合金含铬0.5～1%，含锆0.08～0.2%，它具有一定的强度，且导电率也保持在75%（IACS）左右。但是，在导电率方面，它还不能很好满足轻合金，特别是铝合金和带镀层钢板的点、缝焊要求;在硬度和软化温度方面，它又不适应耐热合金钢的电阻焊要求，因此有进一步改进的必要。

为了做到这一点，国外已有人做了大量的工作。例如，美国专利4224066通过向铬锆铜中添加适量铁以增加其沉淀硬化过程的可控性;英国专利申请652997（1976年1月28日）和苏联专利185068则阐明了向铬锆铜中加钒的好处;美国专利4049426（1977年9月20日）公开了含铬0.05～1.25%、锆0.05～1%、铌0.05～1.5%的铜基合金及其工艺路线，所列性能数据表明所得合金的导电率有所提高，但械制性能则维持在原发明水准。

本发明的目的，是要在铬锆铜的基础上发展一种导电率和强度性能均获得稳定提高的铜基合金。它既有较高的导电率，也具有较高的常温硬度和软化温度。如果达到这个目的，我们就能为社会提供一种通用于轻合金以及带镀层钢板、耐热合金钢的电阻焊电极材料。

本发明的另一目的在于提供一种有利于提高铜合金成品率的工艺方法以满足大批量生产的要求。

本发明的目的是这样达到的-

首先采用少量复杂合金化原则以进一步提高α固溶体高温组织的稳定性，具体做法是在铜中加入下述元素：铬0.15～0.6%，锆0.1～0.25%，此外是锗0.01～0.15%，铌和/或含铈稀土0.01～0.08%。

其次对铜合金加工工艺做了局部调整：第一，铸锭热锻后，固溶处理时先经（970℃×1.5小时）保温再升温至1000℃（这是为了适当提高出炉温度），快速出炉淬火，且所用淬火介质为温度低于5℃的冰盐水;第二，继室温冷变形（变形量50%）之后采用了二级等温时效处理（360℃×2小时加480℃×3小时）。

在铬锆铜中添加少量铌可以促进铸态合金晶粒细化，有利于提高合金的综合性能，添加少量锗的目的是要提高合金的硬度。当所加锗的量低于0.01%时，合金硬度不理想;若其用量超过0.15%，又会对导电率产生不良影响。另加微量含铈稀土，是为的与合金中的杂质元素形成化合物以强化合金。实践表明，本发明合金的最佳成分为：铬0.30～0.45%，锆0.14～0.18%，锗0.05～0.09%，铌和或含铈稀土0.04～0.08%。

用常规方法获得的，成分符合本发明要求的铜合金铸锭应按下述工艺加工：热锻（850～950℃）后在970℃的温度下保温1.5小时然后升温，温度达1000℃时，快速出炉，投入温度低于5℃的冰盐水中淬火，淬火后进行变形量50%的冷变形，最后进行二级等温时效处理（360℃×2小时加480℃×3小时）。适当提高出炉温度可获得较好的固溶效果，而采用分级等温时效处理对提高，稳定合金的综合性能确有明显效果，这样的时效可以显著抑制不连续析出现象，而使第二相变得更加弥散、均匀。这一点对于铜合金综合性能在批量生产中的稳定控制意义重大。

实施例1：

以通常方法获取有如下成分的铜合金铸锭：Cr0.6%、Zr0.25%、Ge0.15%、Nb0.04%和含Ce稀土0.04%于850～950℃下对铸锭进行热锻，锻后经（970℃×1.5小时）保温再升温至1000℃，快速出炉淬入温度低于5℃、浓度为10%的冰盐水中激冷，室温下进行冷变形处理（变形量为50%），随后进行分级等温时效：360℃，2小时+480℃，3小时），空冷。所得合金具有如下性能：导电率80～82%（IACS），常温硬度HRB83～87，软化温度高于575℃。

实施例2：

以通常方法取得成分如下之铸锭：Cr0.30%、Zr0.14%、Ge0.05%、Nb和含Ce稀土各0.02%、余为铜。按实施例1的规定对铸锭进行加工后，所得合金性能为：导电率80%～85%（IACS），常温硬度HRB80～84，软化温度高于575℃。

总之，按本发明获得的铜合金，导电率平均达83%（IACS）左右，常温硬度平均为HRB83，软化温度高于575℃，批量生产时的成品率也显著提高，由于其具有优于铬锆铜的综合性能，适于作通用于轻合金，特别是铝合金、带镀层钢板以及耐热合金的电阻焊电极材料。