压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金制造技术

技术编号:19002662 阅读:91 留言:0更新日期:2018-09-22 06:02
本发明专利技术公开了压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:Ca:0.8‑1.5wt.%,Be:0.6‑0.9wt.%;Co:1.0‑3.0wt.%,Sc:2.0‑2.5wt.%,In:1.5‑2.0wt.%,Y:0.5‑0.8wt.%,余量为铜。该铜钙合金具有优异的压铸性能,并具有优异的耐腐蚀性能。对传统铸造用铜合金进行底层性质的创新和优化,对铜合金压铸工艺甚至整个压铸行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。

Highly conductive and corrosion resistant copper and alloy containing Ca and Be for die casting

The invention discloses a high conductivity corrosion resistant Ca and Be copper alloy for die casting and its processing technology. According to the weight percentage, the composition of the alloy is: Ca: 0.8 1.5wt.%, Be: 0.6 0.9wt.%; Co: 1.0 3.0wt.%, Sc: 2.0 2.5wt.%, In: 1.5 2.0wt.%, Y: 0.5 0.8wt.%, and the remainder is copper. The cupric calcium alloy has excellent die casting properties and excellent corrosion resistance. The innovation and optimization of the bottom properties of copper alloys for traditional casting are of positive significance to the copper alloy die casting process and even the whole die casting industry and its technology development.

【技术实现步骤摘要】
压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金
本专利技术涉及合金
,具体地说,涉及一种铜钙合金。
技术介绍
铜是人类发现最早的金属之一。在铜中加入合金元素便形成了铜合金,铜合金具有很多特点。1).有优异的物理化学性能。纯铜导电性、导热性极佳,许多铜合金的导电、导热性也很好;铜及铜合金对大气和水的抗腐蚀能力也很高;铜是抗磁性物质。2).有良好的加工性能。铜及某些铜合金塑性很好,容易冷、热成型;铸造铜合金有很好的铸造性能。3).有某些特殊的机械性能。例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜);高的弹性极限及疲劳极限。由于铜合金零部件具有良好的耐腐蚀性和再生率高等优点,铜合金零部件应用领域也在不断扩展。在电气工业,铜合金的应用是极其广泛的。1).电力输送。电力输送中需要大量消耗高导电性的铜合金,主要用于动力电线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。2).电机制造。在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。3).通讯电缆。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。在交通工业,铜合金也有其极其广泛的应用领域。1).船舶。由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金己成为造船的标准材料。船上的电气设备很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。为了防止船壳被海生物污损影响航行,经常采用包覆铜加以保护。2).汽车。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用量比较大的是散热器。3).铁路。铁路的电气化对铜合金的需要量很大。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。4).飞机。飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用铜弹性元件等等。现阶段国内铜合金领域存在着一些问题,行业整体发展大而不强,还不具备和世界同行业发达国家抗衡的能力,普通产品产能过剩,高端产品依赖进口。工业规模达到世界较大,整体装备和部分技术接近或达到国际先进水平,整体装备工艺技术整体落后,生产效率低,资源能源消耗大。铜合金开发领域落后,不仅仅是铜加工的基础问题,还和行业上下游息息相关,整体工业落后使得我们的合金体系序列开发产生影响。虽然我国铜合金压铸工业具有很大的资源优势,但目前绝大多数的铜合金压铸企业,均采用传统的压铸用铜合金。这类传统材料的压铸工艺很大程度上通过大量的、长周期的反复试验修改才能最终实现工艺目标。故在铸型开发周期、铸型设计质量及其所实现的工艺质量等方面较难保证,使得企业亦无法在竞争激烈的市场中获得更大的突破。开发高品质压铸用铜合金对于提升我国自主研发精品新材料,占领国际精品新材料市场具有促进作用。对传统铸造用铜合金进行底层性质的创新和优化,对铜合金压铸工艺甚至整个压铸行业及其技术的发展与提升具有积极的意义。国外己经开发的压铸用新型铜合金铸造性能和耐腐蚀性能还不能令人满意。开发具备适合压铸材料用高导电铜合金有两种方法,一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体,另一种是通过加入第二相强化相形成铜基复合材料。Ca和Be作为合金化元素加入铜合金中可以大大提高铜合金的铸造性能和耐腐蚀性能。随着我国工业的快速发展,开发压铸用新型铜合金已成为必然。由于钙的化学活泼性,铜钙合金在熔炼过程中极易发生氧化、燃烧甚至爆炸,这使得铜钙合金的大规模产业化和应用受到了限制。因此,阻止铜钙合金在熔炼过程中氧化燃烧一直是铜钙合金研究和产业化的一个重要课题。目前较成熟的阻燃方法是熔剂保护法,一般采用低熔点的氯盐。此外还有气体保护法,一般采用CO2,SO2和SF6气体。然而,这两种方法都有缺陷,如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金力学性能。此外,熔炼、浇注设备和工艺复杂,加大了成本等。通过合金化的方法达到阻燃的目的,是解决铜钙合金燃烧问题的发展方向之一。从20世纪50年代以来,合金阻燃法的研究受到极大重视。所谓合金阻燃,指通过向合金中添加合适的合金元素,使其在熔炼过程中大气环境下自动生成保护性氧化膜或者氮化膜,来影响合金氧化的热力学与动力学过程,在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜,达到阻止合金剧烈氧化的目的。这样将大大降低设备及工艺的复杂程度,也不会对环境造成严重污染,因而具有巨大的发展潜力。与熔剂保护和气体保护相比,合金化阻燃可以消除熔剂夹杂,提高合金的力学性能与抗腐蚀性能,消除有害气体对大气的污染。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足,提供一种可以在1100-1200度大气条件下进行熔炼的压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品不仅具备优异的压铸性能,其耐腐蚀性能也远远高于现有的铜合金。该方法还具有生产成本低,便于大规模生产的特点。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金。按重量百分比计,合金的组成为:Ca:0.8-1.5wt.%,Be:0.6-0.9wt.%;Co:1.0-3.0wt.%,Sc:2.0-2.5wt.%,In:1.5-2.0wt.%,Y:0.5-0.8wt.%,余量为铜。该铜钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-3.0wt.%左右。上述压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金的制备方法,包括如下步骤:将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内,并采用碳化硅坩埚;感应加热到1100-1200度形成合金溶液,并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右;将合金液体在1100-1200度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的方锭和圆锭,铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做铸造原料用于后续工序的压力铸造来制备复杂形状的铜钙合金铸件;这些铸件的最后热处理工序为:真空固溶处理610度,2.5小时;真空时效处理350度,1.4小时。与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:(1)本专利技术专利针对目前用于压铸用铜合金的冷室压铸性能和耐腐蚀性能不好的状态提供了一种新颖的材料学解决方案。该合金具有极其优异的阻燃性能,可以达到在1100-1200度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的燃烧。在对液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中,当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后,能快速再生,成功阻碍合金的燃烧。且该铜钙合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量小于3.0wt.%左右。(2)现有的压铸用铜合金虽然易于压铸,但对于厚度小于2mm的薄壁壳来说,铸造流动性不足。普遍存在的问题是良品率低、表面的外观质量欠佳,表面容易出现流线痕迹、斑点、疏松等铸造缺陷,很难保证产品表面光洁平整的质量要求。本专利技术提供的压铸铜合金,不仅显著提高了铜制品的压铸成品率,而且能成功地压铸厚度小于0.5mm的超薄型铜制品。(3)该铜钙合金在室温下具有优异的力学性,抗拉强度可以达到:1000-1100Mpa,而普通的压铸用铜合金的抗拉强度只有800-900Mpa左右。且导电率(%IACS)可以维持在9本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金;按照重量百分比,该合金的成分为:Ca: 0.8‑1.5wt.%,Be:0.6‑0.9wt.%;Co:1.0‑3.0wt.%,Sc:2.0‑2.5wt.%,In:1.5‑2.0wt.%, Y:0.5‑0.8wt.%,余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金;按照重量百分比,该合金的成分为:Ca:0.8-1.5wt.%,Be:0.6-0.9wt.%;Co:1.0-3.0wt.%,Sc:2.0-2.5wt.%,In:1.5-2.0wt.%,Y:0.5-0.8wt.%,余量为铜。2.根据权利要求1所述压铸用高导电耐腐蚀含Ca和Be铜合金,其特征在于包括如下步骤:将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内,并采用碳化硅坩埚;感应加热到1100-1200度形...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨长江
申请(专利权)人:广州宇智科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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