一种高导电性的复合金属制造技术

本发明专利技术涉及一种高导电性的复合金属，属于合金材料技术领域。该复合金属包括铝合金芯部以及包覆在芯部表面的铜合金外层，铝合金为Fe0.5‑0.7％、Si2.2‑2.8％、Cu0.06‑0.15％、Mg0.12‑0.2％、Ti0.025‑0.035％、B0.005‑0.02％、Zr0.05‑0.15％、V0.022‑0.025％、Sc0.1‑0.2％，余量为Al，铜合金为Mn0.06‑0.35％、Zn0.8‑1.5％、Ni0.30‑0.45％、Si0.12‑0.20％、Sn0.52‑0.58％、Al0.18‑0.25％、Ag0.01‑0.025％，余量Cu。该复合金属导电性高、力学性能好，生产成本低。

A composite metal with high electrical conductivity

The invention relates to a composite metal with high conductivity, belonging to the technical field of alloy materials. The composite metal including Aluminum Alloy core and coated on the outer surface of the copper alloy core, Aluminum Alloy Fe0.5 0.7%, Si2.2 2.8%, Cu0.06 0.15%, Mg0.12 0.2%, Ti0.025 0.035%, B0.005 0.02%, Zr0.05 0.15%, V0.022 0.025%, Sc0.1 0.2%, margin Al, copper alloy for Mn0.06 0.35%, Zn0.8 1.5%, Ni0.30 0.45%, Si0.12 0.20%, Sn0.52 0.58%, Al0.18 0.25%, Ag0.01 0.025% margin, Cu. The composite metal has the advantages of high conductivity, good mechanical property and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高导电性的复合金属
本专利技术涉及一种复合金属，尤其涉及一种高导电性的复合金属，属于合金材料

技术介绍
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。导电合金，用来传导电能的合金材料，在下业上用量很大，用途很广。具有较高的导屯率、良好的加工性能和抗腐蚀性能，只有一定的强度和塑比、日前使用级多的导电合金是铜合金和铝合金，有时一也采用低碳钢。而现有技术中使用单一铜合金做导电材料势必会提高成本，影响市场竞争力。而单一的铝合金的导电性又无法与铜合金媲美。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种成本低、导电性高的复合金属。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种高导电性的复合金属，所述的复合金属包括铝合金芯部以及包覆在铝合金芯部表面的铜合金外层，所述的铝合金的组成成分及质量百分比为Fe0.5-0.7％、Si2.2-2.8％、Cu0.06-0.15％、Mg0.12-0.2％、Ti0.025-0.035％、B0.005-0.02％、Zr0.05-0.15％、V0.022-0.025％、Sc0.1-0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的铜合金的组成成分及质量百分比为Mn0.06-0.35％、Zn0.8-1.5％、Ni0.30-0.45％、Si0.12-0.20％、Sn0.52-0.58％、Al0.18-0.25％、Ag0.01-0.025％，余量Cu及不可避免的杂质。若仅用铜合金，尽管导电性能优异，但是铜的价格昂贵，必然导致成本高，市场竞争小。而若单独使用铝合金则无法保证其导电性能，限制它的使用。本专利技术的复合金属选用导电性较好的铝合金作为芯部，在芯部表面包覆导电性能较好的铜合金，在保证复合金属材料的导电性的同时大幅度降低生产成本。其中，本专利技术芯部的Al合金为Al-Mg-Si-Cu-Fe基合金，尽管Mg的添加会降低导电率，但是Mg在合金中与基体铝元素生成大量Mg5Al相，而通过热处理能使全部Mg5Al相固溶到铝合金基体α相中，使得合金具有较高的强度和优异的力学性能，尤其是，Mg与Si的同时使用，Mg与Si形成Mg2Si强化相，明显增加抗拉强度和屈服强度，且Si与Al可形成Al+Si共晶液相，是提高铝合金铸造流动性的主要成分。同样地，虽然Cu可导致导电率小幅降低，但是添加适量的Cu、Mg，能够增强粒子的弥散程度，增强即时析出相的粒子的强度，大大强化了部分共格的中间相η’和共格的G.P区，因此在基体中，时效时析出的相粒子主要是由略粗的共格G.P区和细小的η’相组成，进而提高合金强度，所以在芯部铝合金中加入0.06-0.15％Cu在保证接线爪导电性能的同时进一步提高其强度。虽然过量的Si会影响合金的导电性，但本专利技术接线爪铝合金中含有Zr、Ti、V、B等元素，元素之间会产生各种各样的协同作用，所以本专利技术大大提高了Si含量，仍可进一步提高合金的强度。本专利技术铝合金通过各个基本元素的协同作用，在保证动用于复合金属导电性的情况下，大幅度提高其强度。一般铝合金中Fe为杂质，即便压铸铝合金中含有Fe，为了利于脱模，Fe的含量一般为0.8-1.0％，因为低于0.7％不利于脱模，高于1.2％会生成金属化合物，形成硬点，降低合金流动性，损害产品品质，缩短产品寿命。然而本专利技术复合金属的芯部铝合金中加仅加入0.5-0.7％，利用Al-Fe、Al-Fe-Si等金属间化合物的形式结晶或析出，该结晶物或析出物作为结晶粒的微细化材而发挥作用，在保证导电率的同时提高强度和力学性能。在本专利技术复合金属的芯部铝合金中若Fe的含量超过0.7％，则会严重影响合金的导电率，进而影响复合金属的导电性能。本专利技术复合金属的芯部铝合金中不含有Cr、Mn，含有Zr、Ti、V、B，通过各元素之间产生的协同作用，细化晶粒，进一步提高合金的强度、耐磨性。其中，元素Zr的加入可以与Al形成Al3Zr，成为固溶体的外来异质结晶核心，可以阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，细化铸造组织，提高合金的强度、耐磨性，Zr还能与合金液中的氢反应，生产ZrH，溶于合金液中起除气作用，减少针孔、疏松等缺陷，进而显著提高合金的力学性能。Ti与B的同时添加，B元素可以使合金中的部分Zr元素由固溶态转变为析出态，以细小的板片状第二相粒子的形态存在于晶粒内部和晶界处，减少晶格畸变，改善铝合金基体的有序性，从而改善铝合金的强度、耐磨性。Ti与Al形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。尽管可仅含有Zr、Ti、V、B中的一种或几种，但是本专利技术同时含有四种元素，使细化晶体结构的效果得以增强。且在铝合金领域，各元素之间的作用不是单独存在的，而是通过各成分以及组分的百分比形成一个整体，本专利技术复合金属的芯部铝合金正是通过整体的合理配伍，进一步提高合金的导电性、耐磨性能和力学性能。添加了微量的Sc与合金中的Zr会在凝固过程中形成初生Al3(Sc,Zr)，可显著细化合金铸态晶粒，起到辅助细化晶粒与控制再结晶组织的作用。而均匀化时形成的次生Al3(Sc,Zr)粒子可以强烈钉扎位错和亚晶界，有效抑制变形组织的再结晶，进而显著提高合金的力学性能，尤其提高其耐磨性。而外层的铜合金中不含Cr、Ti、Bi等常见元素，通过降低Ni的含量，提高Si、Sn的含量，并加入适量Ag，通过各元素之间产生的协同，大幅度提高铜合金的导电性、强度、冲压性、抗应力、耐磨等性能。其中，Zn在Cu中的固溶度为39.9％，Sn在Cu中固溶度为15.8％，而Ni可以与Cu无限互溶，它们与铜形成连续固溶体，具有宽阔的单相区，它们能够明显地提高铜的机械性能。现有铜合金中的Sn含量一般都控制在0.5％以内，但是通过不断试验发现，在本专利技术铜合金中适当提高了Sn的含量，提高至0.52-0.58％，可以更有效地促进晶粒细化并且增加强度。适量的Mn可以提高铜合金的强度，又因为锰铜电阻温度系很少，由于有同素异晶转变，使铜锰合金固态下相变十分复杂，固相下具有调幅分解，变晶转变等过程，进一步提高本专利技术铜合金的耐冲击性能。而Si可以有限固溶于铜，固溶度随着温度变化而激烈的变化，当温度从合金结晶完成之后开始下降时，它们在铜中的固溶度也开始降低，以金属化合物或单质形态从固相中析出，当这些元素固溶于铜中，能够明显地提高其强度，具有固溶强化效应，当它们从固相中析出时，又产生了弥散强化效果，导电和导热性能得到了恢复，加入Si既可以提高铜合金的强度和抗应力，又可以提高合金的导电率。但若在本专利技术若Si的含量低于0.1％则无法发挥Si的效果，而若Si的超过0.20％，则会大大影响合金的导电率。更为本专利技术铜合金中添加有适量的Ag能促进合金的冲压性、抗应力和强度，尤其当合金在时效状态时，添加了Ag的上述铜合金可进一步改进抵抗高温应力的性能。和其他合金元素相比，铝不仅可增加铜水的流动性，改善该合金材料的铸造性能，还能最显著地提高铜合金的强度。由于铝标准电位相对于锌更负，因而有着更大的离子化趋向，优先于环境中的氧结合，优先形成微密而坚硬的氧化铝膜，可以防止合金的进一步氧化，形成的Al2O3膜有阻滞基体腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导电性的复合金属，其特征在于，所述的复合金属包括铝合金芯部以及包覆在铝合金芯部表面的铜合金外层，所述的铝合金的组成成分及质量百分比为Fe0.5‑0.7％、Si2.2‑2.8％、Cu0.06‑0.15％、Mg0.12‑0.2％、Ti0.025‑0.035％、B0.005‑0.02％、Zr0.05‑0.15％、V0.022‑0.025％、Sc0.1‑0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的铜合金的组成成分及质量百分比为Mn0.06‑0.35％、Zn0.8‑1.5％、Ni0.30‑0.45％、Si0.12‑0.20％、Sn0.52‑0.58％、Al0.18‑0.25％、Ag0.01‑0.025％，余量Cu及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高导电性的复合金属，其特征在于，所述的复合金属包括铝合金芯部以及包覆在铝合金芯部表面的铜合金外层，所述的铝合金的组成成分及质量百分比为Fe0.5-0.7％、Si2.2-2.8％、Cu0.06-0.15％、Mg0.12-0.2％、Ti0.025-0.035％、B0.005-0.02％、Zr0.05-0.15％、V0.022-0.025％、Sc0.1-0.2％，余量为Al及不可避免的杂质，所述的铜合金的组成成分及质量百分比为Mn0.06-0.35％、Zn0.8-1.5％、Ni0.30-0.45％、Si0.12-0.20％、Sn0.52-0.58％、Al0.18-0.25％、Ag0.01-0.025％，余量Cu及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的高导电性的复合金属，其特征在于，所述的铝合金的组成成分及质量百分比为Fe0.6-0.7％、Si2.3-2.5％、Cu0.08-0.12％、Mg0.14-0.18％、Ti0.028-0.033％、B0.008-0.016％、Zr0.06-0.12％、V0.022-0.024％、Sc0.12-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的高导电性的复合金属，其特征在于，铝合金中Mg和Si的质量比为0.05≤Mg/Si≤0.07。4.根据权利要求1所述的高导电性的复合金属，其特征在于，所述的铜合金的组成成分及质量百分比为Mn0.08-0.3％、Zn0.88-1.25％、Ni0.32-0.42％、Si0.15-0.18％、Sn0.53-0.56％、Al0.20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广飞，
申请(专利权)人：宁波市胜源技术转移有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33