[发明专利]一种高强度高导电性铜合金的制备方法

摘要

本发明涉及一种高强度高导电性铜合金的制备方法，是根据铜具有强度低，导电性高的特点，在合金中添加铬和锆元素，改善合金的组织和提高力学性能，经熔炼、浇铸、固溶、等通道角挤压、冷轧、时效处理等手段，合金的晶粒尺寸细化达到纳米级，析出大量弥散细小的第二相Cr相和Cu5Zr相并起到强烈阻碍位错运动的作用，使得铜合金的强度得到很大的提高，电导率下降较小，此制备方法工艺先进，数字精确翔实，是先进的制备铜合金的方法。

主权项

1.一种高强度高导电性铜合金的制备方法，其特征在于：本发明使用的化学物质材料为：电解铜、铬、铜锆中间合金、二硫化钼、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位电解铜：Cu，固态块体，1482g±0.01g铬：Cr，固态块体，15g±0.01g铜锆中间合金：Cu‑Zr，固态块体，3g±0.01g二硫化钼：MoS₂，固态粉体，1000g±0.01g无水乙醇：C₂H₅OH，液态液体，2000mL±10mL制备方法如下：(1)真空熔铸：真空熔铸是在真空感应熔炼炉内进行的；①打开真空感应熔炼炉，先利用金属铲、金属刷清理熔炼坩埚内部，再利用无水乙醇进行内部清洗，使其洁净；②称取的电解铜1482g±0.01g，铬15g±0.01g，铜锆中间合金3g±0.01g，加入熔炼坩埚内；③关闭真空感应熔炼炉，并密闭；开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达到0.1MPa；④开启中频感应加热器，加热温度1340℃±1℃，加热时间30min，并进行电磁搅拌，恒温保温时间30min，成溶液；⑤浇铸熔炼后停止加热，停止抽真空；使炉温降至1250℃±1℃；打开真空感应熔炼炉；除去熔炼坩埚内熔液表面熔渣；将熔炼坩埚的熔液对准圆柱体模具进行浇铸，浇满为止；⑥脱模浇铸后在空气中冷却至室温25℃；脱模取出铸件；(2)固溶处理将铸件放入真空管式炉中进行固溶处理，先将炉子加热到固溶温度1000℃，然后打开炉子放入CuCrZr合金铸锭，开启真空泵，抽取炉内空气，并使炉内压强达到‑0.1MPa，保温时间1h；固溶后将铸件迅速置于水中，进行水淬处理；用无水乙醇进行清洗，清洗后晾干；(3)等通道挤压处理①利用电火花线切割将固溶态的铜合金加工成尺寸为14.5mm×14.5mm×80mm的矩形试样；②在四柱液压机上，用自制模具内角Φ为90°，外角Ψ为37°进行室温变形，采用MoS₂润滑脂为润滑剂，变形速率为0.5mm/s，变形道次为8道次，每道次变形均不旋转试样；(4)冷轧处理将等通道挤压处理后的铜合金进行冷轧处理，冷轧处理次数6次，总变形量为90％；(5)时效处理将等通道挤压处理后的铜合金置于热处理炉中进行时效处理，时效温度为420℃，恒温保温时间为3h；然后将铜合金快速置于25℃的水中进行淬火处理，淬火时间为15min；(6)清理、清洗时效后将铸件用砂纸打磨除去氧化皮后，并用无水乙醇进行清洗，使正反表面及端面处理洁净，成高强度铜合金块体；(7)检测、分析、表征对制备的铜合金形貌、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征：用微机控制电子万能试验机进行抗拉强度检测；用维氏硬度计进行硬度检测；用数码电导仪测量合金导电率检测；用扫描电镜进行金相组织分析；用透射电镜进行分析；结论：高强度高导电性铜合金的力学性能为：硬度218HV；导电率71％IACS；抗拉强度715MPa；屈服强度693MPa；延伸率11％。