铜合金的用途制造技术

铜合金的用途，所述铜合金按重量百分比计(以％计的熔体分析的质量比例)由以下项组成：银(Ag)0.020‑0.50，锆(Zr)0.050‑0.50，磷(P)最大0.060，铬(Cr)最大0.005，余量为铜(Cu)以及其他合金元素、包括不可避免的杂质，其中其他合金元素的比例小于等于(≤)0.50，用作选自包括以下项的组的铸造模具或铸造模具构件的材料：模具板、模具管、铸造轮、铸造辊、铸造滚筒、熔融坩埚。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜合金的用途本专利技术涉及具有权利要求1所述特征的铜合金的用途。铜是一种具有高热导率和电导率、出色的耐腐蚀性、中等强度以及良好的可变形性的材料。通过添加合金元素来针对应用设定铜合金的特性。为了制备用于连铸的铸造模具，现今通常依据特定的应用情形来使用由高强度铜-铬-锆形成的或韧性铜-银形成的铜合金。对所使用的材料的要求不断提高，因为铸造设备的功率总是继续提高。对具有非常高的铸造速度的高性能铸造设备而言尤其如此，例如薄板铸造设备。铜合金及其用于铸造模具的用途在WO2004/074526A2或US2015/0376755A1中公开。其中公开的铜合金具有最多0.40重量％或0.6重量％的铬比例。虽然铸造模具有复杂的构造设计，但是在使用中占主导的极高热负载和大幅度温度变化产生了非常高的铸造材料负载。在较高强度材料(如CuCrZr)的情况下常见的失效原因是由于热疲劳和机械疲劳的现有组合造成的起始裂纹形成。这一般在存在最高热负载的浴液位区域中产生。相反，在较软的、较韧性的材料(如铜-银)的情况下，一般不出现裂纹形成，而是出现铸造模具的不希望的永久的塑性变形，即所谓的鼓起。这种鼓起是由于铸造模具之内的不同热膨胀率而造成机械应力引起的。于是当这个应力超过材料强度(也就是说拉伸极限)时出现永久的变形。由于上述效应，通常无法保证使用寿命的预定值或者无法进一步提高铸造设备的功率。在将铜合金用于焊接技术的高热负载和机械负载的、引导电流的部件(例如用于焊接电极、焊接帽、焊接滚筒、电极固定件或焊接喷嘴)时可能产生类似的不利效应。本专利技术从现有技术出发以如下目的为基础，即展示一种铜合金，所述铜合金在用于铸造模具或铸造模具构件时实现高效率和改进的使用寿命。这个目的的解决方案在于根据权利要求1所述的铜合金。根据本专利技术，所述铜合金按重量百分比计(以％计的熔体分析的质量比例)由以下项组成：银(Ag)0.020-0.50，锆(Zr)0.050-0.50，磷(P)最大0.060，铬(Cr)最大0.005，余量为铜(Cu)以及其他合金元素、包括不可避免的杂质，其中其他合金元素的比例小于等于(≤)0.50。根据本专利技术提出的铜材料为具有高热导率、足够高的强度和延迟的撕裂起始时间和撕裂生长的铜合金。电导率介于50与54MS/m之间。所述铜合金的一种特别有利的实施方案按重量百分比计(以％计的熔体分析的质量比例)由以下项组成：0.080-0.120的银(Ag)，0.070-0.200的锆(Zr)，0.0015-0.025的磷(P)，最大0.005的铬(Cr)，以及余量的铜(Cu)和其他合金元素、包括不可避免的杂质，其中其他合金元素的比例小于等于0.10。本专利技术的一方面提出，铬含量小于等于(≤)0.005重量％。在本专利技术的铜合金中的铬含量被保持为小于0.005重量％，因为铬在铜合金体系中作为次生相沉积，所述次生相是脆性易断裂的并且可能不利地影响铜合金的疲劳强度/强度(Wechsel-/Festigkeit)。出人意料地，根据本专利技术提出的低合金的铜-锆-银(CuZrAg)材料显示出对于铸造模具或铸造模具的构件、尤其模具板而言非常有利的特性。银部分提高了由铜合金形成的铸造模具或铸造模具构件的抗蠕变强度。在体系中，锆部分将高传导性与对于具有低合金含量的铜材料而言不常见的强度值相关联。通过混晶强化(由于Ag)、10至50％且尤其在10至40％的范围内的冷变形以及(由于呈CuZr沉积物和/或ZrP沉积物形式的Zr造成的)沉积物硬化的机制的组合实现了强度提升。在此锆尤其是非常有效的。虽然将锆以根据本专利技术的程度作为合金加入造成了韧性以及热导率还有电导率的小幅度降低，然而由此实现了对应于目的的强度、热稳定性和摩擦耐受性的提升。此外，本专利技术的铜材料具有根据DINISO5182测量的530℃的高软化温度。有利的铜合金具有0.130重量％的锆比例(Zr)、0.1重量％的银比例(Ag)以及0.0045重量％的磷比例(P)。在此类铜合金中测量到了97HBW2.5/62.5的硬度和53.7MS/m的电导率。具有至多0.50重量％的银和锆含量的低合金铜材料特别显示出适合用在铸造模具或铸造模具构造中的特性。其中包括在几乎保持不变的热导率下改进的强度和高热学软化耐受性。所述铜材料还显示出相对于铜-铬-锆合金(CuCrZr)改进的抗疲劳性。铸造模具或铸造模具构件的材料在使用中在铸造侧上受到非常高的热学负载。所在软性材料(如CuAg)的情况下产生的应力通常导致在此区域中的材料的塑性流动(鼓起)。由于本专利技术铜合金与CuAg相比有更高的强度，因此不出现这种变形或在比CuAg显著更小的程度上出现这种变形。相对于CuCrZr合金改进的热导率还实现了在铸造侧上降低的温度水平，这进而降低了出现在那里的应力。与在CuCrZr中一样由于应力峰值导致的撕裂起始在延迟之后才发生。可以通过合金组成、冷变形以及对应的硬化参数来针对性地设定强度和软化耐受性。由此可以制备如下的铸造模具或铸造模具构件、例如模具板，这些铸造模具或铸造模具构件一方面在使用中与金属熔体进行接触的热侧上允许一定程度的重结晶并且由此实现有益的抗疲劳特性，并且另一方面在与冷却介质进行接触的冷侧上由于提高的强度而没有显示出塑性变形。在本专利技术的范围内将在中等硬度范围内的铜合金看成是有利的，因为在此预期有延迟的撕裂起始时间和延迟的撕裂生长。实现了在110HBW的范围内的硬度值。这些值由此介于用于铸造模具或用于铸造模具构件的典型值之间。本专利技术的铜合金的传导率高于CuCrZr至多95％IACS并且近似在CuAg材料的范围内。然而，相反，软化耐受性令人惊讶地以>500℃处于CuCrZr材料的范围内。此类的组合对于本专利技术铜合金作为用于铸造模具或铸造模具构件、尤其用于的铸模材料的用途而言是非常有利的。在铸造之后可以将铜合金热变形和/或冷变形。为了设定较小的粒径，建议从变形热中淬火。分开的溶液退火造成粗糙的组织，在某些情况下导致二次重结晶。为了设定中等的强度，在硬化之前并且在适当时在硬化之后进行冷变形。硬化在350至500℃下进行。通过热处理来设定铜材料的传导率，其中在此传导率被设定为最多370W/m·K或50至54MS/m。在本专利技术范围内建议的铜合金特别良好地适合作为用于制备铸造模具或铸造模具构件的材料。铸造模具构件例如为模具板。本专利技术的铸造模具可以用于块、坯、板、尤其薄板的连铸。另外，从这种材料还可以制备其他铸造模具或铸造模具构件，如铸造轮、铸造辊和铸造滚轮或还有熔融坩埚。由于所述材料的有利的特性，同样可以设想用于焊接技术(如焊接电极、焊接帽、焊接滚轮或焊接喷嘴)的构件的用途。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铜合金的用途，所述铜合金按重量百分比计(以％计的熔体分析的质量比例)由以下项组成：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180914 DE 102018122574.11.铜合金的用途，所述铜合金按重量百分比计(以％计的熔体分析的质量比例)由以下项组成：



余量为铜(Cu)以及其他合金元素、包括不可避免的杂质，其中其他合金元素的比例小于等于(≤)0.50，用作选自包括以下项的组的铸造模具或铸造模具构件的材料：模具板、模具管、铸造轮、铸造辊、铸造滚筒、熔融坩埚。


2.根据权利要求1所述的用途，其中铜合金由以下项组成：



余量为铜(Cu)以及其他合金元素、包括不可避免的杂质，其中其他合金元素的比例小于等于(≤)0.10。


3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述铜合金具有介于50与54MS/m之间的电导率。


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【专利技术属性】
技术研发人员：P·伯尔克，HG·沃克尔，H·舒尔策，
申请(专利权)人：KME特殊产品有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE