一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，涉及铜合金及粉末冶金的技术领域。所述制备方法包括粉末原料准备、压制成形、烧结致密化、形变热处理，从而得到高强高导粉末冶金铜铬锆合金的棒丝线材或板带材。本发明专利技术电解制备铁合金过程中减少了物质的消耗，提高了电流效率，降低了电能成本，操作简单、制备周期短、电解温度低、阳极材料成本低，利于工业大规模生产。本发明专利技术在铜铬锆合金基础上加入了质量分数为0.02

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及铜合金及粉末冶金的
，尤其涉及一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法。

技术介绍

[0002]铜铬锆合金因其高导电性和高强度的优异组合而备受关注，在国防工业和民用领域广泛应用，如应用在航空航天散热元件、核反应堆偏滤器热沉材料、集成电路引线框架和高速铁路接触线等。
[0003]目前，铜铬锆合金主要通过传统的熔炼铸造方法制造。然而，大气中熔炼铜铬锆合金会产生合金元素氧化、烧损严重、成分不易控制等问题，而真空或者保护气氛熔炼则对设备要求高，增加生产成本。
[0004]此外，铜铬锆合金在铸造的过程中，容易产生成分偏析，形成粗大的富铬初生相，会造成裂纹的萌生、扩展，降低材料的力学和加工性能。同时，固溶在铜基体中的微量铬元素仍有部分难以通过时效析出，会增加铜基体中的电子散射程度，从而降低铜铬锆合金的导电率。
[0005]例如，中国专利CN115074564A和CN113718128A公开了一种高强高导铜铬锆合金制备方法，该方法包括括多阶段的冷变形和热处理，依次为真空水平连续铸造、第一次冷变形、固溶处理、第二次冷变形、时效处理及第三次冷变形；制备过程繁杂，操作难度大，并未考虑铬析出相，氧含量较高，制备成本高，效率低。
[0006]中国专利CN114517278A公开了超细晶粒铜铬锆板材的制造方法及铜合金板材，是通过将若干块铜铬锆板固溶处理后堆叠热处理，经过多次单道次轧制得到产品；得到的超细晶粒铜铬锆板材平均晶粒尺寸较小，抗拉强度较低，延伸率较小，后续的热处理需要进行时效处理和淬火，制备成本高，效率低。
[0007]中国专利CN113737051A公开了一种超高强铜铬锆合金的制备方法，具体包括：真空感应熔炼：配料、装炉、化料处理、首次熔炼、浇铸；真空自耗熔炼：电极棒制备、电极棒预处理、二次熔炼；制备的得到的是超高强铜铬锆合金铸锭，这组织结构为铸造组织，其抗拉强度和导电率都较低。
[0008]中国专利CN109112347A公开了一种高强高导铜铬锆合金及其制备方法，制备过程需要合金粉末和粘结剂进行混炼，脱脂和烧结会加大材料中的杂质含量，过程繁杂，工序较长，耗能较多，材料的抗拉强度和延伸率都较低，并不适合进一步机加工。
[0009]中国专利CN107695358A公开了一种焊接导电嘴的制备方法，其制备方法是以铜铬锆合金粉为原料，在氮
‑
氧混合气氛下调节氧分压，通过氧化—高温扩散完成内氧化后经还原，在铜基体内部原位生成细小均匀硬质氧化物粒子，然后进行冷等静压成型和烧结致密化，再经过热挤压
‑
冷拉拔
‑
机加工组合工艺，获得具有高强高导和优良的耐磨损、抗烧蚀性能的焊接导电嘴；显然，焊接导电嘴内的硬质氧化物粒子所起作用与纳米铬颗粒、铬磷化合物析出的所起作用并不相同，制备过程工序多、时间长、成本高、效率低，所得产物的氧含量
较高，室温抗拉强度、延伸率和导电率并不能够得到综合提高。
[0010]因此，有必要研究高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述技术中存在的一个或多个问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术所要解决的技术问题是当前铜铬锆合金通过熔炼铸造结合变形加工、热处理时效工艺制备了高强高导铜铬锆合金板材及棒材，这种方法得到的合金晶粒组织粗大，铬颗粒分布不均，尺寸也不够细小，难以发挥铜铬锆合金兼具高强度和高导电的性能潜力，且制备过程繁杂、工序多、能耗多，材料的抗拉强度和延伸率低，并不适合进一步机加工，适用范围窄，所制备的材料氧含量高，不利于工业生产；而如果以混合合金元素粉末为原料，通过注射成形和粉末冶金工艺制备铜铬锆合金，则虽然解决了成分偏析及合金元素烧损的问题，但是部分固溶的铬原子难以析出，使得铬元素的强化效果减弱，同时氧含量较高，延伸率较低，杂质含量多，能耗高，均会降低合金的综合性能。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0013]一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，所述高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法包括以下步骤：
[0014]S1：粉末原料准备
[0015]粉末原料为铜铬锆合金粉末和含磷粉末，将粉末原料按成分比例配好放入混料机中进行混料，制备出混合均匀的混合粉末；
[0016]S2：压制成形
[0017]将步骤S1得到的混合粉末装入弹性胶质包套，放入冷等静压机中进行压制成形，得到成形生坯；或将步骤S1得到的混合粉末进行钢模压制成形，得到成形生坯；
[0018]S3：烧结致密化
[0019]将步骤S2得到的成形生坯放置在真空烧结炉或气氛保护炉内进行低温烧结，得到铜铬锆合金烧结坯锭；
[0020]S4：形变热处理
[0021]将步骤S3得到的铜铬锆合金烧结坯锭在烧结温度下从炉中取出，接着进行热挤压、拉拔得到棒丝线材，或热轧、冷轧得到板带材，随后在氢气气氛保护下进行时效热处理，得到高强高导粉末冶金铜铬锆合金的棒丝线材或板带材。
[0022]优选地，步骤S1的铜铬锆合金粉可选用水雾化合金粉、气雾化合金粉、水气联合雾化合金粉和机械合金化合金粉中的一种或几种，平均粒径为3
‑
100μm；含磷粉末可选用铜磷合金粉、铁磷合金粉和单质磷粉中的一种或几种，平均粒径为5
‑
50μm。
[0023]优选地，步骤S1的混合粉末中铬的质量分数为0.3
‑
3％，锆的质量分数为0.02
‑
1％，磷的质量分数为0.02
‑
1％，其余为铜及其它不可避免的杂质元素。
[0024]优选地，步骤S1的混料机为V型混料机，混料时间不高于2h。
[0025]优选地，步骤S2的冷等静压中进行压制成形的压力为50
‑
500MPa，保压时间为30
‑
300s；钢模压制成形的压力为300
‑
600MPa，保压时间为5
‑
120s。
[0026]优选地，步骤S3的真空烧结炉的真空度为10
‑1‑
10
‑3Pa，烧结温度为850
‑
1050℃，保温时间为2
‑
6h；气氛保护炉内可以是氢气、氮气、氩气、甲烷、乙炔、一氧化碳中的一种或几
种，烧结温度为800
‑
1050℃，保温时间为1
‑
4h。
[0027]优选地，步骤S4的热挤压温度为500
‑
950℃，热轧温度为600
‑
900℃；时效热处理温度为300
‑
650℃，时效时间1
‑
10h。
[0028]优选地，步骤S3的真空烧结炉的炉膛内同时放置乘着1kg纯钛粉的坩埚。
[0029]优选地，步骤S4的高强高导粉末冶金铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，所述高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法包括以下步骤：S1：粉末原料准备粉末原料为铜铬锆合金粉末和含磷粉末，将粉末原料按成分比例配好放入混料机中进行混料，制备出混合均匀的混合粉末；S2：压制成形将步骤S1得到的混合粉末装入弹性胶质包套，放入冷等静压机中进行压制成形，得到成形生坯；或将步骤S1得到的混合粉末进行钢模压制成形，得到成形生坯；S3：烧结致密化将步骤S2得到的成形生坯放置在真空烧结炉或气氛保护炉内进行低温烧结，得到铜铬锆合金烧结坯锭；S4：形变热处理将步骤S3得到的铜铬锆合金烧结坯锭在烧结温度下从炉中取出，接着进行热挤压、拉拔得到棒丝线材，或热轧、冷轧得到板带材，随后在氢气气氛保护下进行时效热处理，得到高强高导粉末冶金铜铬锆合金的棒丝线材或板带材。2.根据权利要求1所述的高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，步骤S1的铜铬锆合金粉可选用水雾化合金粉、气雾化合金粉、水气联合雾化合金粉和机械合金化合金粉中的一种或几种，平均粒径为3
‑
100μm；含磷粉末可选用铜磷合金粉、铁磷合金粉和单质磷粉中的一种或几种，平均粒径为5
‑
50μm。3.根据权利要求1所述的高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，步骤S1的混合粉末中铬的质量分数为0.3
‑
3％，锆的质量分数为0.02
‑
1％，磷的质量分数为0.02
‑
1％，其余为铜及其它不可避免的杂质元素。4.根据权利要求1所述的高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，步骤S1的混料机为V型混料机，混料时间不高于2h。5.根据权利要求1所述的高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，步骤S2的冷等静压中进行压制成形的压力为50
‑
500MPa，保压时间为30
‑
300s；钢模压制成形的压力为300
‑
600MPa，保压时间为5
‑
120s。6.根据权利要求1所述的高强高导粉末冶金铜铬锆合金的制备方法，其特征在于，步骤S3的真空烧结炉的真空度为10
‑1‑
10
‑3Pa，烧结温度为850
‑
1050℃，保温时间为2
‑
6h；气氛保护炉内可以是氢气、氮气、氩气、甲烷、乙炔、一氧化碳中的一种或几种，烧结温度为800
‑
1050℃，保温时间为1
‑
4h。7.根据权利要求1所述的高强高导粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈存广，张陈增，刘新华，马瑞廷，杨芳，苏国平，王雯雯，郭志猛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：