一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法，由以下重量百分数的组分组成：锌：0.8‑1.1％，锡：0.8‑1.1％，锰：0.4‑0.6％，镍：0.4‑0.6％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。选取材料价格较低锡、锌、锰和镍元素用于取代银，在保证合金材料导电性能前提下，降低材料的制作成本,同时提高材料的强度、硬度；提高材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用；提升材料在机车电子导电部件中的使用年限。

【技术实现步骤摘要】
一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法
本专利技术涉及合金材料领域，特别涉及一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法。
技术介绍
TAg0.1银铜合金是一种合金材料，它是通过在铜中加入少量的银，在不降低材料的导电、导热和塑形的同时，用来提高材料的软化温度(再结晶温度)和蠕变强度。该材料具有很好的耐磨性、导电性和耐腐蚀性，如制作成电车线时，使用寿命比一般硬铜高2-4倍；以及良好的导电、导热、耐蚀和加工性能等特点，可以焊接和钎焊；但是该材料实效硬化的效果不显著，且易引起“氢病”，不宜在高温(如>370℃)还原性气氛中加工(退火、焊接等)和使用；因此，一般采用冷作硬化来提高强度。该材料主要用于制作耐热、导电器材，如电机换向器片、发电机转子导体、点焊电极、通讯线、引线、导线、电子管材料等。随着高速铁路的迅猛发展，该类材料的应用取得了进步，但是由于材料成本较高，且使用寿命有待进一步提高，使用环境(高于370℃)需要进一步多样化等，限制了相应的使用。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺陷，本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法，由以下重量百分数的组分组成：锌：0.8-1.1％，锡：0.8-1.1％，锰：0.4-0.6％，镍：0.4-0.6％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.9％，锡：0.9％，锰：0.45％，镍：0.45％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.95％，锡：0.95％，锰：0.5％，镍：0.5％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：1.0％，锡：1.0％，锰：0.55％，镍：0.55％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。本专利技术提供的一种电机设备用的铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将铜添加到电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃，而后将猛添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间为1-2小时；2)将锡、锌、镍按照比例添加至铜合金水中，并且开启搅拌装置进行机械搅拌，完成后降温至1050℃。3)对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在合格范围之内；4)开启振动装置及搅拌装置，并且开启铸造拉拔设备，按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；5)将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。进一步地，步骤1)中的电炉为中频电炉，并且容量为500KG。进一步地，步骤2)中的熔炼温度降低至1150-1200℃，进一步地，步骤2)中搅拌速度为260r/min，搅拌时间为15min。进一步地，步骤3)中通过斯派克直读光谱仪对合金水进行成分检测。进一步地，步骤4)振动频率设定为15-20次/秒，搅拌速度设定为150r/min，拉拔速度为15mm/min。本专利技术取得的有益效果：选取材料价格较低锡、锌、锰和镍元素用于取代银，在保证合金材料导电性能前提下，降低材料的制作成本,同时提高材料的强度、硬度；提高材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用；提升材料在机车电子导电部件中的使用年限。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一按照质量百分比为锌(Zn)：0.8％，锡(Sn)：0.8％，锰(Mn)：0.4％，镍(Ni)：0.4％以及余量的铜称取这些原料。这些原料中不可避免地含有一些杂质，本专利技术要求杂质铁(Fe)相对于总原料的质量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的质量百分比也小于0.03％。1)将铜添加到500KG的中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃，而后将猛添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间为1小时；2)将锡、锌、镍按照比例添加至铜合金水中，温度降低至1150℃，并且开启搅拌装置进行机械搅拌，以260r/min的搅拌速度搅拌15min，完成后降温至1050℃。3)使用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在合格范围之内；4)开启振动装置及搅拌装置，并且开启铸造拉拔设备，振动频率设定为15次/秒，搅拌速度设定为150r/min，拉拔速度为15mm/min，按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；5)将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。按照本专利技术的方法所制备得到的铜基合金材料(标记为LZCu-Sn1-Zn1-Mn0.5-Ni0.5)与现有技术的TAg0.1材料的性能对比如下表：表1实施例二按照质量百分比为锌(Zn)：0.9％，锡(Sn)：0.9％，锰(Mn)：0.45％，镍(Ni)：0.45％以及余量的铜称取这些原料。这些原料中不可避免地含有一些杂质，本专利技术要求杂质铁(Fe)相对于总原料的质量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的质量百分比也小于0.03％。1)将铜添加到500KG的中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃，而后将猛添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间为1小时；2)将锡、锌、镍按照比例添加至铜合金水中，温度降低至1160℃，并且开启搅拌装置进行机械搅拌，以260r/min的搅拌速度搅拌15min，完成后降温至1050℃。3)使用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在合格范围之内；4)开启振动装置及搅拌装置，并且开启铸造拉拔设备，振动频率设定为16次/秒，搅拌速度设定为150r/min，拉拔速度为15mm/min，按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；5)将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。按照本专利技术的方法所制备得到的铜基合金材料(标记为LZCu-Sn1-Zn1-Mn0.5-Ni0.5)与现有技术的TAg0.1材料的性能对比如下表：表2实施例三按照质量百分比为锌(Zn)：0.95％，锡(Sn)：0.95％，锰(Mn)：0.5％，镍(Ni)：0.5％以及余量的铜称取这些原料。这些原料中不可避免地含有一些杂质，本专利技术要求杂质铁(Fe)相对于总原料的质量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的质量百分比也小于0.03％。1)将铜添加到500KG的中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃，而后将猛添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间为1.5小时；2)将锡、锌、镍按照比例添加至铜合金水中，温度降低至1170℃，并且开启搅拌装置进行机械搅拌，以260r/min的搅拌速度搅拌15min，完成后降温至1050℃。3)使用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其合金成分在合格范围之内；4)开启振动装置及搅拌装置，并且开启铸造拉拔设备，振动频率设定为17次/秒，搅拌速度设定为150r/min，拉拔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机设备用的铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.8‑1.1％，锡：0.8‑1.1％，锰：0.4‑0.6％，镍：0.4‑0.6％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种电机设备用的铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.8-1.1％，锡：0.8-1.1％，锰：0.4-0.6％，镍：0.4-0.6％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。2.根据权利要求1所述的一种电机设备用的铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.9％，锡：0.9％，锰：0.45％，镍：0.45％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。3.根据权利要求1所述的一种电机设备用的铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌：0.95％，锡：0.95％，锰：0.5％，镍：0.5％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。4.根据权利要求1所述的一种电机设备用的铜合金材料，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：锌：1.0％，锡：1.0％，锰：0.55％，镍：0.55％，不可避免的杂质铁小于等于0.03％，不可避免的杂质铅小于等于0.03％，余量为铜。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电机设备用的铜合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将铜添加到电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，赵勇，埃里克斯·高登，
申请(专利权)人：苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32