一种铜合金材料及其制备方法技术

一种铜合金材料的制备方法，包括如下步骤：1）铜银合金化：将铜在真空度不大于9.0×10

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金材料及其制备方法
本专利技术涉及铜合金冶炼加工领域，特别是涉及一种铜合金材料及其制备方法。
技术介绍
对于传统的铜、铝及其合金的导电材料而言，其强度及导电性存在此消彼长的关系，一般很难兼备高导电性与高强度。由于金属铜和金属银具有优良的导电性以及它们在常温下互不固溶，因此是实现高强高导的理想候选材料，被广泛应用于电力机车传输线，输运导线，引线框架以及高磁场脉冲磁体等领域。常规实现高强高导铜银合金材料的方法是实现铜银合金化，通过调整合金中银的含量，来提高材料的强度。如CN103572184A公开了一种高强度铜银合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)以铜、银为原料，按照质量分数银15-20％，余量为铜的比例进行配料；2)采用真空熔炼技术制备铜银合金棒料；3)采用真空自耗电弧熔炼技术精炼铜银合金棒料；4)热挤压：挤压温度为800～900℃，保温2～4h，挤压比为8～10，挤压成棒材；5)热处理：退火温度为200～250℃，保温时间为1～2h，随炉冷却；6)拉拔即得。CN101643866A公开了一种高强高导Cu-Ag合金材料及其制备方法，并具体公开了该合金材料成分为Ag5wt％-10wt％，铜余量，及该合金材料的制备方法，包括：1)化学成分设计；2)熔炼室和定向凝固室抽真空；3)石墨坩埚预热；4)合金熔炼；5)下拉石墨坩埚；6)取出合金锭；7)热挤压；8)热处理；9)拉丝。但是现有技术中方法都是实现铜银合金化的方式，通过加入大量贵金属银牺牲了导体导电性能来提高材料强度的，不能实现铜银合金材料的最佳性能。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种铜合金及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过以下技术方案获得的。本专利技术提供一种铜合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)铜银合金化：将铜在真空度大于9.0×10-3Pa条件下加热，至加热温度为800℃～900℃时停止抽真空，并在惰性气体保护下升温加热至铜完全熔化然后加入银混合形成溶体，浇铸成铸锭；2)合金固溶处理：对铸锭固溶处理；3)冷变形加工；4)时效热处理。优选地，步骤1)中，以银和铜的总质量为基准计，银的用量为0.1wt％～1.0wt％。优选地，步骤1)中，升温加热温度为1150～1200℃。优选地，步骤1)中，所述银采用银颗粒，银颗粒的直径为0.01cm～0.5cm。本申请中加入在完全熔化的铜熔体中加入银颗粒，使得银颗粒快速溶解并与铜熔体充分混合均匀。优选地，步骤1)中，所述铜采用无氧铜。优选地，步骤1)中，所述银颗粒纯度为99.9％。优选地，步骤2)中，铸锭固溶处理是指将铸锭加热到高温单相区恒温保持，使银相充分溶解到铜熔体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体。优选地，所述高温单相区的温度为700℃～850℃。恒温保持时间为4～12h。优选地，在恒温加热结束后快速放入水中进行冷却。更优选地，恒温加热结束后至放入水中的间隔时间不超过5s。对固溶处理后的铸锭进行实际需要的冷变形加工。优选地，步骤3)中，冷变形加工是指对固溶处理后的铸锭在再结晶温度以下进行冷加工。更优选地，冷变形加工工序中变形率η值为1～4，其中η＝ln(S0/S)，S0、S分别为冷变形加工前后试样的横截面积。更优选地，本申请中的冷变形加工是指冷轧和冷拉。优选地，冷变形加工可以是一次或多次。更优选地，每次冷变形加工的变形量Q不超过15％，所述变形量Q＝(S0-S)/S0，其中，S0、S分别为冷变形前后试样的横截面积。优选地，步骤4)中，时效热处理是在某一特定温区放置处理以用于实现过饱和状态银的大量析出。时效热处理的温度为350～500℃。时效热处理时的保温时间为4～8h。本专利技术还公开了一种铜合金材料，所述铜合金材料由如上述任一所述的方法制备获得。本专利技术公开的一种铜合金及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术通过分离铜银而熔炼铜银合金，降低了银的烧损，后经固溶处理改善晶体组织，实现银在铜中的过饱和的状态，再通过冷变形，增加银的激活能，通过时效处理，实现银的大量均匀析出，调整组织结构，消除组织缺陷，最终获得高强高导铜合金。本专利技术中制备的铜合金的银含量较少，并且该制备过程可极大减少贵金属银的烧损，降低了生产成本；同时配合适当的热处理与冷加工工艺获得的获得的铜合金材料具有高强高导的特点，性能稳定，便于加工成各种铜材，为其广泛应用提供了保障。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。在进一步描述本专利技术具体实施方式之前，应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。实施例1本实施例的铜银合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)以无氧铜、纯度为99.9％直径为0.5cm的银颗粒为原料，按照银为0.5wt％，余量为铜的比例进行配料；2)采用真空熔炼技术制备铸锭，将配比好的铜、银一次性装入真空熔炼炉内但并不混合，其中银颗粒装入储料室内，然后抽真空，当真空度达到9.0×10-3Pa时开始加热，升高功率，当温度达到900℃时，关闭真空，充入氩气至真空度为1.0×102Pa，当温度到达1150℃时加入银，并进行搅拌，搅拌2-3min后浇铸，自然冷却得到铸锭。3)对铸锭的固溶处理的温度为700℃，保温时间为4h，出炉和入水间隔时间小于5s，并放置于水中进行水冷。4)对固溶后的铸锭进行实际需要的冷变形加工，其变形率η值为2，每次变形量Q为10％。5)对冷变形加工后的合金时效热处理的温度为350℃，保温时间为4h，随炉冷。实施例2本实施例的高强度铜银合金材料的制备方法，包括以下步骤：1)以无氧铜、纯度为99.9％直径为0.01cm的银颗粒为原料，按照银为1.0wt％，余量为铜的比例进行配料；2)采用真空熔炼技术制备铜银合金棒料，将配比好的铜、银一次性装入真空熔炼炉内但并不混合，其中银颗粒装入储料室内，然后抽真空，当真空度达到9.0×10-3Pa时开始加热，升高功率，当温度达到800℃时，关闭真空，充入氩气至真空度为1.0×102Pa，当温度到达1200℃时加入银，并进行搅拌，搅拌2-3min后浇铸，冷却得到铸锭。3)对铸锭的固溶处理的温度为850℃，保温时间为12h，出炉和入水间隔时间小于5s，并放置于水中进行水冷。4)对固溶后的铸锭进行实际需要的冷变形加工，其变形率η值为4，每次变形量Q为13％。5)对冷变形加工后的合金时效处理的温度为500℃，保温时间为8h，随炉冷。实施例3本实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜合金材料的制备方法，包括如下步骤：1)铜银合金化：将铜在真空度不大于9.0×10‑3Pa条件下加热，至加热温度为800℃～900℃时停止抽真空，并在惰性气体保护下升温加热至铜完全熔化然后加入银混合形成熔体，浇铸成铸锭；2)合金固溶处理：对铸锭固溶处理；3)冷变形加工；4)时效热处理。

【技术特征摘要】
1.一种铜合金材料的制备方法，包括如下步骤：1)铜银合金化：将铜在真空度不大于9.0×10-3Pa条件下加热，至加热温度为800℃～900℃时停止抽真空，并在惰性气体保护下升温加热至铜完全熔化然后加入银混合形成熔体，浇铸成铸锭；2)合金固溶处理：对铸锭固溶处理；3)冷变形加工；4)时效热处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，以银和铜的总质量为基准计，银的用量为0.1wt％～1.0wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，升温加热温度为1150～1200℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述银采用银颗粒，银颗粒的直径为0.01cm～0.5cm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，铸锭固溶处理是指将铸锭加热到高温单相区恒温保持，使银相充分溶解到铜熔体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚大伟，张远望，王树森，
申请(专利权)人：上海电缆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31