[发明专利]一种电导率高的铜合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金的真空熔炼，具体来说是为了提高铜的电导率的真空熔融。

背景技术

铜是经常要使用的一种金属材料，铜的导电性、介电损耗、脆性、塑性等和铜的微观结构会密切的关系，结构缺陷将会影响到这些性能。

上述结构缺陷与铜的凝固、固态转变、扩散等过程有及其密切的关系，通常缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷，并且这些缺陷随着外界的条件变化也在不同的变化，进一步影响到铜的相关性能。

在铜的凝固过程中，加入一些孕育剂或者晶粒细化剂，选取合适的凝固时间和温度，可获得适宜的成核和晶粒成长速率，从而控制晶粒尺寸，形成较小的晶粒，实现细化。

对铜合金材料来说，影响电导率的因素主要有固溶原子、杂质、空位、位错以及晶界对电子的散射作用。

发明内容

为了解决现有技术中铜的电导率低、力学性能差的问题，本发明公开了一种电导率高的铜合金材料，按照重量份包括以下组分：0.01-0.04份镧、0.001-0.04份锂、0.01-0.04份铈、0.001-0.005镓、0.001-0.005份镉、100份铜，所述的铜合金材料采用真空熔融的方法，在铜合金结晶过程中施夹于超声波结晶，在加入合金元素前通过惰性气体并保持真空度为10Kpa ～30Kpa。其中在本发明中合金元素具有两个目的，第一，是增大铜的力学性能，第二是提高铜在结晶过程中的致密性，进一步提高导电性能，在现有技术中存在一些加入稀土元素和稀散元素的记载，本发明相比与现有的记载，其电导率有显著的提高，其中电导率可以提高到101 ～101.5%之间，能够在一定程度上代替含银铜。在铜的结晶中，晶体的致密性是至关重要的，直接影响铜的导电性能，而本发明在铜的结晶过程中，通过加入本发明公开的合金元素显著的提高了铜晶体的致密性并且能够提高力学性能。而在本发明的制备中，加入惰性气体的原因在于防止加入的合金元素挥发，所以选用适量的真空度。

其中在实验中发现，上述各组分的含量不是独立存在的，为了达到较高电导率，其组分之间会有一定的相互影响性，而通过实验发现上述合金元素各量和超声波的配合可以充分的降低晶粒、提高铜晶体的致密性，提高电导率。在实验中在采用其他合金元素或者其他含量和超声波的配合时，并不具有相应的效果，所以，本发明中特定合金元素和含量和超声波配合是本发明核心点所在，但同时，在没有超声波的刺激下，该合金元素的加入通常情况下可以提高力学性能，对电导率影响不大。综上，本发明公开的合金元素的加入，能够充分的对铜进行除杂、并增大了强度、提高了铜晶体的致密性，提高了电导率。

作为优选，按照重量份包括以下组分：0.02-0.03份镧、0.005-0.01份锂、0.03-0.04份铈、0.002-0.003镓、0.002-0.005份镉、100份铜，在上述优选方案下，本发明的铜导电率可以达到100%以上。

作为改进，所述的超声波的频率范围为100Khz～10MHz ，所述的超声波的功率为M*20 W ～ M*100W,其中M为铜合金熔体的质量。发现超声波的范围频率应为100Khz～10MHz之间，功率应和熔体成只比，正比范围为

在优选的实施方式中，所述的超声波的频率范围为1Mhz-5MHz，所述的超声波的功率为M*50 W ～ M*100W,其中M为铜合金熔体的质量，同时，本发明的铜结晶是一个复杂的过程，本发明通过超声波，在熔体晶格形成过程中，施夹外恰当的刺激，提高了形成晶粒的均匀性和致命性，其中超声波频率和强度的选择至关重要，强度小，不容易形成有效的刺激，强度过大，会破坏晶粒，增大缺陷，影响电导率。本发明选用合适的频率和强度有效的保证了晶粒不被破坏的前提下的致密性。

作为改进，通入惰性气体后的真空度保持在20Kpa～25Kpa，在保证去杂的有效性下提高了能够使得合金充分混合于铜水本体中。

在优选方案中，考虑成本和性能通入的惰性气体为氩气。本发明通过加入所述的合金元素以及晶体结晶，可以在保证甚至提高铜力学性能的前提下，提高晶体的致密性进一步提高电导率到101%以上，能够在某种程度上代替含银合金元素，广泛用于航空航天、军工等领域。

具体实施方式

具体实施例一、

本实施例公开的铜合金材料原料各部分如下：

其中铜合金真空熔炼的方法如下：

步骤一、选用99.9%的电解铜为原料；