[发明专利]一种提高铜基多元合金硬度的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体的说涉及一种提高铜基多元合金硬度的方法。

背景技术

铜合金以其高强度、良好的导电性及导热性已广泛用于集成电路引线框、电阻焊的电极、电枢、电动工具的换相器等方面。随着科学技术的发展，对高强高导铜基多元合金的需求量越来越大，同时对该类铜合金的力学性能也提出更高的要求。因此，寻找制备及提高该类铜合金力学性能的方法引起广泛重视。

目前，提高该类铜合金硬度的方法主要是优化合金成分、形变及热处理(固溶、时效处理)。添加微量元素虽能提高铜合金的硬度值，但同时恶化了铜合金的导电性能；采用形变及热处理(固溶、时效处理)方法，工艺繁琐，成本高，对提高铜合金的硬度仍有限。

发明内容

本发明的目的是要提供一种易于操控、性能稳定、能有效提高铜基多元合金硬度的方法，本发明主要是采用金属型铸造铜基多元合金再结合高压时效处理。

本发明的目的是这样实现的，该方法包括以下步骤：

①、金属型铸造铜基多元合金材料的制备：

以无氧铜(纯度99.99％)、铬粉(纯度99.9％)、铁粉(纯度99.95％)、铝粉(纯度97％)、硒粉(纯度99.99％)和碲粉(纯度99.99％)为原料，将Cu、Cr、Fe、Al、Se和Te粉按照一定比例(质量分数，％)配料，放入真空炉中的坩埚内，在温度1180～1250℃下进行熔化，当原料完全熔化后保温10～15分钟，之后，浇入金属铸型冷却至室温，得到铜基多元合金，其化学成分(质量分数％)为：Cr 0.50％～0.80％、Se 0.50％～1.00％、Al 0.10％～0.30％、Te 0.40％～0.80％、Fe0.10％～0.30％，其余量为Cu；

②、高压时效处理：

将步骤①制备的金属型铸造铜基多元合金材料在六面顶压机上进行高压时效处理，压力为2～5GPa，加热温度为480～550℃，保温时间为60～120min，断电卸压冷却至室温。

本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：

1、本发明采用金属型铸造铜基多元合金，目的使铜合金凝固速度加快，造成Cr在Cu中的固溶数量增多，为随后高压时效处理过程中Cr相的析出提供了保障。随后的高压时效处理，一方面，可以消除铸造过程中产生的显微孔隙、疏松等缺陷，提高铜基多元合金的致密性。另一方面，超高压力能合金产生畸变，造成合金内部位错数量增多，这为时效过程中Cr相的析出提供更多的部位，再者，超高压力也能使析出相所需的临界自由能减小，致使析出Cr相的数量增多，同时过高的压力下原子的扩散较困难，对析出Cr相的长大起到了抑制作用。故高压时效处理后铜基多元合金基体中析出的Cr相更加细小,分布也更加弥散，从而增强了弥散强化作用，再加上铜基多元合金致密性的增大，其结果提高了铜基多元合金的硬度值。

2、本发明工艺简单，易于操控，性能稳定。

2、经过本发明方法处理的铜基多元合金可获得较高的硬度值，且组织更加均匀致密。与铸态铜基多元合金相比，其硬度值提高了约28.05％；与经过常规热处理的相比，其硬度值提高了约10.54％。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明。

实施例1

所用材料为金属型铸造的铜基多元合金，其化学成分(质量分数wt％)为：Cr 0.58％、Se 0.720％、Al 0.23％、Te 0.64％、Fe 0.21％，其余量为Cu。将该铜合金样品放在CS-ΙB型六面顶压机上进行高压时效处理，压力为2GPa，加热温度为480℃，保温时间为120min，断电卸压冷却至室温。其硬度值的测试结果见表1。

实施例2

所用材料的成分与工艺过程与实施例1相同，本实施例中采用压力为5GPa，加热温度为550℃，保温时间为60min，断电卸压冷却至室温。其硬度值的测试结果见表1。

实施例3

所用材料的成分与工艺过程与实施例1相同，本实施例中采用压力为3GPa，加热温度为500℃，保温时间为100min，断电卸压冷却至室温。其硬度值的测试结果见表1。

表1不同状态下铜基多元合金的硬度测试结果

注：常规热处理(固溶+时效)：950℃固溶60min+470℃时效120min。

上述实验结果表明：铜基多元合金经本发明方法处理后具有较高的硬度值，高于实施例前和常规热处理工艺(固溶+时效)处理后的硬度值。