一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将铝粉和锡粉球磨得混合粉末，将纯铜锭熔融后，降温加入混合粉末和精炼剂，搅拌熔炼得合金液I；S2、将纯银锭和钯碳搅拌熔炼后降温加入铌粉，搅拌熔炼得合金液II；S3、将合金液I和合金液II搅拌后完成浇铸得铸锭；S4、将铸锭升温热锻，随后急冷至室温；S5、重复步骤S4操作，然后将铸锭升温后保温，等温空冷至室温即得。本发明专利技术制得的Cu‑Ag合金维氏硬度达125～143，屈服强度达800～1280MPa，抗拉强度达1000～1700MPa，电导率达86～100％IACS，综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法
本专利技术涉及合金材料
，尤其涉及一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法。
技术介绍
随着科学技术和工业的飞速发展，高强碳场系统、引线框架、高速铁路、航空航天等领域对导体材料的要求愈来愈高,不仅要求导电材料具有优良的导电性,同时还必须具备很高的强度。Cu-Ag合金是一种高强度、高导电率的结构功能材料，广泛应用于大规模集成电路引线框架和高频磁场绕组线圈及其它电力、电子、冶金和机械等国民经济发展的重要领域，为国家高科技综合竞争力的关键性结构功能材料。但是由于金属Ag的价格昂贵，致使Cu-Ag合金生产成本较高。且由于Cu和Ag同为面心立方，在形变时位错增值有限，加工过程中合金随强度的增加导电率会显著下降，因此，如何在增强材料强度的同时保持较高的导电率是此类材料研究的关键。决定Cu-Ag合金性能的主要因素之一是合金中纤维复合相分布状态。复合纤维相主要依靠铸态组织的强应变原位形成，除强应变工艺外，各种热处理工艺也是影响铸态组织及纤维复合相形成过程中分布状态的重要因素。中国专利技术专利CN1320712A公开了一种Cu-(3～20)％Ag-1.5％Cr-(0.05～0.5)％Zr(其中的“％”指质量百分数，下同)的合金，并提出了铸件和锻件的生产方法。这种合金经过快速凝固、锻造或轧制、时效等加工过程，可制成不受限制的形状。然而，采用这种方式生产的合金不具有高强度的优点，并且热处理工艺单一，无法对硬度和导电性能进行调整。基于上述陈述，本专利技术提出了一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中Cu-Ag合金不具有高强度，加工过程中随强度的增加导电率会显著下降，硬度和导电性无法调整的问题，而提出的一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法。一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将8～15重量份的铝粉和8～15重量份的锡粉共同加入到球磨机中，球磨得混合粉末，将80～100重量份的纯铜锭加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至1000～1300℃至纯铜锭熔融后，降温至680～720℃，加入混合粉末和1～3重量份的精炼剂，搅拌熔炼20～40min，得合金液I；S2、将10～20重量份的纯银锭和0.2～0.5重量份的钯碳共同加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至950～1150℃，搅拌熔炼1～2h后降温至650～680℃，边搅拌边加入2～4重量份的铌粉，搅拌熔炼20～40min，得合金液II；S3、将合金液I和合金液II在氩气保护下，于800～1000℃下进行电磁搅拌，搅拌均匀后加入到离心铸造机中，在离心力的作用下充填铸型，完成浇铸后等温水冷至430～470℃得铸锭；S4、将铸锭以55～75℃/min的升温速率升温至700～750℃后保温，按每个方向10～30％锻造压下量对铸锭进行热锻，随后急速淬入55～85℃的水中，使铸锭急冷，最后冷却至室温；S5、重复步骤S4操作，然后在真空条件下，将热锻后的铸锭以30～50℃/min的升温速率升温至160～200℃后保温4～8h，继续以30～50℃/min的升温速率升温至350～450℃后保温4～8h，等温空冷至室温得高强度高导电性Cu-Ag合金。优选的，所述步骤S1中的精炼剂由以下方法制得：S1、按重量份称取微晶石墨15～25份、铝硅酸钠8～12份、氟化钠5～10份、硫酸钠3～8份、氯化钾3～8份、无水硼酸10～20份、氯丙基三乙氧基硅烷1～3份、碳化硼0.5～1份；S2、将微晶石墨与铝硅酸钠共同加入到研磨机中，加入碳化硼，充分研磨1～2h，得微粉末A；S3、将微粉末A加入到7～10倍的去离子水中，升温至70～90℃后，保温加入氟化钠、硫酸钠和氯化钾，超声处理10～20min，得混合物B；S4、将无水硼酸加入到混合物B中，于70～90℃搅拌混合后加入氯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后脱水干燥，将干燥物粉碎至粒径为1～20μm，即得精炼剂。优选的，所述精炼剂由以下重量份得到原料组成：微晶石墨18～22份、铝硅酸钠9～11份、氟化钠6～8份、硫酸钠4～7份、氯化钾4～7份、无水硼酸12～18份、氯丙基三乙氧基硅烷1.5～2.5份、碳化硼0.6～0.8份。优选的，所述精炼剂由以下重量份得到原料组成：微晶石墨20份、铝硅酸钠10份、氟化钠7份、硫酸钠5份、氯化钾5份、无水硼酸15份、氯丙基三乙氧基硅烷2份、碳化硼0.7份。本专利技术提出的一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法，具有以下有益效果：1、本专利技术将纯铜锭熔融后，加铝粉、锡粉的球磨混合粉末和精炼剂混炼获得合金液I；将纯银锭和钯碳共同熔炼后加铌粉混炼得合金液II；将合金液I和合金液II混合后浇注得铸锭，并对铸锭进行反复热锻和时效处理得Cu-Ag合金；本专利技术通过球磨使铝、锡微粉末均匀分布在Cu-Ag合金的初生相两相基体组织内，显著提高Cu-Ag合金的密度和强度，且不降低其导电率；通过加入钯碳和铌粉，避免银硫化的同时增强了其强度，使Ag能有效的分布于Cu基体中，强化了Cu-Ag固溶体的共晶结构纤维，进而显著提高了其强度，本专利技术对Cu-Ag合金采用反复热锻和时效处理，通过控制热锻前的升温速率、热锻后的冷却速度和时效处理的升温速率和温度，有效的细化了Cu-Ag合金的微观组织，加速了Cu基体中的Ag的析出，增强了Cu-Ag合金的强度，减少了导电电子的散射，增强烈Cu-Ag合金的导电率。2、本专利技术使用的精炼剂由微晶石墨、铝硅酸钠、氟化钠、硫酸钠、氯化钾、无水硼酸、氯丙基三乙氧基硅烷和碳化硼共同制成，精炼剂的使用能够使Cu、Ag两相在熔炼过程中迅速分散互熔，形成微观组织，改善两相中添加金属铝、锡、铌的微观分布，消除Cu-Ag合金的中心缩孔和中心偏析，显著提高Cu-Ag合金的强度和质量。3、本专利技术制备的Cu-Ag合金维氏硬度达125～143，屈服强度达800～1280MPa，抗拉强度达1000～1700MPa，电导率达86～100％IACS，综合性能优异，解决了现有技术中中Cu-Ag合金不具有高强度，加工过程中随强度的增加导电率会显著下降，硬度和导电性无法调整的问题，制备方法简单，易于工业化生产，可得广泛应用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例一本专利技术提出的一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法，包括以下步骤：S1、将8重量份的铝粉和8重量份的锡粉共同加入到球磨机中，球磨得混合粉末，将80重量份的纯铜锭加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至1000℃至纯铜锭熔融后，降温至680℃，加入混合粉末和1重量份的精炼剂，搅拌熔炼20min，得合金液I；S2、将10重量份的纯银锭和0.2重量份的钯碳共同加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至950℃，搅拌熔炼1h后降温至650℃，边搅拌边加入2重量份的铌粉，搅拌熔炼20min，得合金液II；S3、将合金液I和合金液II在氩气保护下，于800℃下进行电磁搅拌，搅拌均匀后加入到离心铸造机中，在离心力的作用下充填铸型，完成浇铸后等温水冷至430℃得铸锭；S4、将铸锭以55℃/min的升温速率升温至700℃后保温，按每个方向10％锻造压下量对铸锭进行热锻，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将8～15重量份的铝粉和8～15重量份的锡粉共同加入到球磨机中，球磨得混合粉末，将80～100重量份的纯铜锭加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至1000～1300℃至纯铜锭熔融后，降温至680～720℃，加入混合粉末和1～3重量份的精炼剂，搅拌熔炼20～40min，得合金液I；S2、将10～20重量份的纯银锭和0.2～0.5重量份的钯碳共同加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至950～1150℃，搅拌熔炼1～2h后降温至650～680℃，边搅拌边加入2～4重量份的铌粉，搅拌熔炼20～40min，得合金液II；S3、将合金液I和合金液II在氩气保护下，于800～1000℃下进行电磁搅拌，搅拌均匀后加入到离心铸造机中，在离心力的作用下充填铸型，完成浇铸后等温水冷至430～470℃得铸锭；S4、将铸锭以55～75℃/min的升温速率升温至700～750℃后保温，按每个方向10～30％锻造压下量对铸锭进行热锻，随后急速淬入55～85℃的水中，使铸锭急冷，最后冷却至室温；S5、重复步骤S4操作，然后在真空条件下，将热锻后的铸锭以30～50℃/min的升温速率升温至160～200℃后保温4～8h，继续以30～50℃/min的升温速率升温至350～450℃后保温4～8h，等温空冷至室温得高强度高导电性Cu‑Ag合金。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将8～15重量份的铝粉和8～15重量份的锡粉共同加入到球磨机中，球磨得混合粉末，将80～100重量份的纯铜锭加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至1000～1300℃至纯铜锭熔融后，降温至680～720℃，加入混合粉末和1～3重量份的精炼剂，搅拌熔炼20～40min，得合金液I；S2、将10～20重量份的纯银锭和0.2～0.5重量份的钯碳共同加入到真空熔炼炉中，在氩气保护下，升温至950～1150℃，搅拌熔炼1～2h后降温至650～680℃，边搅拌边加入2～4重量份的铌粉，搅拌熔炼20～40min，得合金液II；S3、将合金液I和合金液II在氩气保护下，于800～1000℃下进行电磁搅拌，搅拌均匀后加入到离心铸造机中，在离心力的作用下充填铸型，完成浇铸后等温水冷至430～470℃得铸锭；S4、将铸锭以55～75℃/min的升温速率升温至700～750℃后保温，按每个方向10～30％锻造压下量对铸锭进行热锻，随后急速淬入55～85℃的水中，使铸锭急冷，最后冷却至室温；S5、重复步骤S4操作，然后在真空条件下，将热锻后的铸锭以30～50℃/min的升温速率升温至160～200℃后保温4～8h，继续以30～50℃/min的升温速率升温至350～450℃后保温4～8h，等温空冷至室温得高强度高导电性Cu-Ag合金。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君领，郭建英，时高伟，申振武，
申请(专利权)人：濮阳市华信技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41