一种高导电率电极用铜合金制造技术

本发明专利技术提供了一种硬度、软化温度、电导率和抗熔粘性均好的铜基合金．合金中所含各元素的重量百分比分别为：锆０．０１－０．２５％、铌０．０６－０．１５％、镁０．０２－０．０７％、稀土（镧＋铈）０．０２－０．０６％．按本发明专利技术配比熔炼的铸锭，经热锻、固溶、激冷与冷变形等冷、热加工处理后，达到如下性能：电导率９０－９７％ＩＡＣＳ，硬度ＨＲＢ６０－７２，软化温度４００－５００℃．本发明专利技术之铜合金可替代对人体有害的镉铜，用作轻合金点、缝焊电极，且一次修磨点焊数超过了镉铜．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高导电率并具有较高软化温度的铜基合金，它特别适于作轻合金点、缝焊电极材料。目前通用的、适于作轻合金点、缝焊电极的材料，属于国际标准ISO5182-1978(E)中规定的A1组合金，它们的成分与性能见于表1。表1 A1组合金材料的成分和性能 其中含镉0.7～1.3%的镉铜合金，导电率与导热率均较高。同时该合金的硬度随冷作加工变形而明显增大，国内外厂家普遍用作轻合金、特别是铝合金点、缝焊电极材料。随着镉铜合金在工业上的广泛使用，近年来关于它在冶炼和使用过程中对人体有害的报道逐渐增多。七十年代在日本发生的震惊世界的“骨痛病”事件就是镉及其化合物对人体有害的一个明证。按英国专利GB2123032(1983.7.27)的说法，现在至少已有一个国家限制了对它的使用，并且这种限制还有进一步扩展的趋势。为此，寻求镉铜替代物的任务便提到了人们的议事日程上。美国奥林公司(Olin Corporation)1976年4月推出了一种号称强度、导电率均优的铜合金(US4049426)，但其导电率仅达83%IACS;英国BICC国营有限公司(BICC Public Limited Company)1982年为替代镉铜而研制了一种新的合金系列(GB2123032)，但因其所达到的导电率仅75%IACS，故只能在开关元件、导电弹簧、接插件等应用领域替代镉铜合金，未能用作轻合金点、缝焊的电极材料;日本佳友轻金属工业公司则采取在钝铜、铬铜和铬锆铜等的基体上，用挤压加真空扩散的办法，在工作端加工出带有铝或铝合金扩散层的电极来(JP58-163586)，它具有使用寿命长和不易发生熔粘现象的优点，据称特别适宜于作为焊接铝材的点焊电极，但其工艺复杂，电极制作成本高，而且导电率的提高也不明显。本专利技术的任务是提供一种新的铜基合金，用作轻合金的点、缝焊电极材料，以替代对人体健康有害的镉铜合金，其硬度不低于目前通用的镉铜合金，而导电率、软化温度和抗熔粘性则显著优于镉铜合金。该项任务是这样解决的-我们根据多元少量合金化的原则，通过试验对合金成分进行了筛选，发现在铜基体中加入适量的锆、铌、镁、稀土(镧+铈)元素，经锻造、热锻、充分固溶、激冷和冷作硬化后，即可获得具有良好综合性能的铜基合金。锆和铌是合金的强化元素。锆能有效地提高合金的再结晶温度，铌能促进铸态合金晶粒细化，提高合金性能。适当选择二者的使用量，即可在强化合金的同时，使材料电导率的降低尽可能减小。镁和稀土(镧+铈)元素的加入既可以与熔炼过程中产生的有害杂质形成化合物而被排除出合金，同时微量稀土元素还能与合金中的杂质元素形成化合物，从而起到了强化合金的作用，并使材料的抗熔粘性能得到改善。本专利技术合金中各元素所占重量百分比分别为锆0.10～0.25%、铌0.06～0.15%、镁0.02～0.07%、稀土(镧+铈)0.02～0.06%。为取得所需的物理性能，采用了如下冷、热加工处理-将铸造合金加热到850～900℃并保温1.5～2小时后进行热锻;固溶处理950～980℃保温1.5～2小时，使锆、铌在基体中充分固溶;在介质中激冷，保证最佳固溶状态固定下来;最后进行变形量达60～70%的冷加工，以使合金内部的位错密度增大、互相缠绕，从而阻碍位错的攀移和晶界的迂移，并使未固溶的锆、铌微小颗粒聚集于位错线附近，使合金加工组织稳定，电导率、再结晶温度、软化温度与抗熔粘性得到改善。根据本专利技术配比与处理工艺方法所获得的铜合金具有以下性能导电率 90～97%IACS硬度 60～72HRB软化温度 400～500℃由于本专利技术合金的导电率可与镉铜相比拟，硬度、软化温度高于镉铜，同时具有良好的抗熔粘性。不但能替代镉铜作轻金属特别是铝合金点、缝焊用电极材料，而且使用寿命长。表2列举了在同一焊机上，采用同一焊接规范时本专利技术合金与镉铜电极点焊寿命试验结果。本专利技术合金修磨间隔焊点数远大于镉铜。实施例1合金成分及所占重量百分比分别为锆 0.11%铌 0.08%镁 0.03%稀土(镧+铈) 0.04%余为铜。把符合上述配比的合金铸锭加热到880℃，在此温度下保温1.5小时后进行锻拔;然后再加热到960℃，在此温度下保温1.5小时，投入介质中激冷;最后进行变形率70%的冷变形。经上述处理后所得合金的物理性能为硬度HRB63，导电率95%IACS，软化温度400℃。实施例2.合金中各元素所占重量百分比为锆 0.19%铌 0.12%镁 0.05%稀土(镧+铈) 0.03%余为铜。合金铸锭的处理工艺同实施例1，处理后合金物理性能为硬度HRB67，导电率93%IACS，软化温度450℃。表2 注1.焊机型号DZ-100型整流点焊机。2.焊接用同一规范。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特别适用于作轻合金点、缝焊电极用的铜合金，它是在铜基体中加有锆，本专利技术的特征在于铜合金中还含有铌、镁及稀土（镧＋铈）元素。

【技术特征摘要】
1.一种特别适用于作轻合金点、缝焊电极用的铜合金，它是在铜基体中加有锆，本发明的特征在于铜合金中还含有铌、镁及稀土(镧+铈)元素。2.按权利要求1所述的铜合金，其特征在于合金中各元素的重量百分比分别为锆0.1～0.25%、铌0.06～0.15%、镁0.02～0.07%、稀土(镧+铈)0.02～...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丕文，张德信，
申请(专利权)人：国营南方动力机械公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]