[发明专利]一种高强高导高热稳定性铬锆铜合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强高导高热稳定性铬锆铜合金及其制备方法。所述铬锆铜合金包含：9～14％的铬，0.24～0.6％的锆，0.006～0.019％的镁，0.008～0.13％的X，余量为铜；X为硒、镍、硅和铁中任一种或几种。其制备方法为：原材料装炉；抽真空，充入保护气体，升温熔炼铜；继续升温，熔炼铬；将锆加入坩埚中，待锆熔清后，降温至熔清熔液表皮开始凝固时，抽真空，并充保护气体后，升温至熔液再次熔清，降温，浇铸，降温出炉。通过合理的合金成分设计，提高铬组分含量，并调整其他组分及其含量，获得高强度(850～950MPa)、高导电(82％～90％IACS)、热稳定性好(软化温度610～630℃)的铜合金。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，涉及一种适合于强度、导电性、热稳定性均有很高要求的高强度、高导电、高热稳定性的铜合金，具体涉及一种高强高导高热稳定性铬锆铜合金及其制备方法。

背景技术

铬锆铜系铜合金是一类应用较为广泛的高导电性能合金，目前广泛应用于螺旋弹簧触指、集成电路引线框架、电车及电力机车接触线等工业领域，其主要特点是具有较高的电导率，但强度偏低。

螺旋弹簧触指是近些年才出现的一种新型可动电接触触头。传统用于制备螺旋弹簧触指的铬锆铜合金强度为400～500MPa，导电性为75～80％IACS，相比于市面其他两种螺旋弹簧触指铜合金材料CuBe₂(强度1100～1580MPa，导电性18～24％IACS，铍有毒)、CuCo₂Be(强度750～970MPa，导电性58～62％IACS，铍有毒)，铬锆铜表现出导电性好、无污染的性能特点，但存在强度低的瓶颈，由于技术限制目前国内使用的铬锆铜丝材目前大部分都依赖进口，价格也是三种丝材中最贵的，比国内铍铜贵约20％，是国产铬锆铜的3倍。

引线框架铜合金材料是集成电路的主要组成部分之一，起连接传输电信号、散热等功用。随着集成电路向大规模和超大规模发展，引线框架铜带要求抗拉强度超过600MPa，导电率大于80％IACS，抗软化温度大于527℃。目前已开发的引线框架铜基合金主要有CuFeP系，CuNiSi系、CuCrZr系等，这些合金材料虽能满足一定的需求，但仍存在整体性能不佳等缺点。

长脉冲强磁场技术和高速电气化铁路的发展，对磁场导体和电力接触线材料性能提出了新的要求，需要高强度、高导电性和高导热性的良好结合。其性能要求是抗拉强度＞700MPa，导电率＞75％，使用温度在300℃时抗拉强度下降率在10％以下。

中国专利CN 105543540 A公开了一种铬锆铜合金及其制备方法，该类合金是传统的低铬(0.7～2.0％)铬锆铜合金，抗拉强度＞520MPa，导电率≥90％IACS，350℃高温抗拉强度＞390MPa，其导电率虽好，但抗拉强度和高温稳定性偏低。中国专利CN102912178A公开的一种高强高导稀土铜合金及其制备方法，该类合金是传统的低铬(0.2～1.0％)稀土铜合金，抗拉强度＞550MPa，硬度＞150HV，导电率＞80％IACS，软化温度＞450℃，其导电率虽好，但硬度、抗拉强度和高温稳定性偏低。中国专利CN101225486A公开的一种铜基原位复合材料及其制备方法，合金包含6～16％的铬；0.02～0.2％的锆、其余为铜。其熔炼时直接添加锆单质，并对铬、锆、铜三种单质元素同时进行混合熔炼，之后对铸锭先热锻后固溶的工艺路线，所得铬锆铜材料抗拉强度为850～1300MPa，导电率70～80％IACS，软化温度500～550℃，强度虽高，但导电率和软化温度欠佳。

因此为能很好的满足螺旋弹簧触指、超大规模集成电路引线框架、强脉冲高强磁场和高速电气化铁路等工业领域对铜合金材料的苛刻要求，实有必要提供一种高强高导高热稳定性铬锆铜合金及其制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高强高导高热稳定性铬锆铜合金及其制备方法，这种材料兼具高强高导电、热稳定性好、无污染等优点，显著提高了铬锆铜合金材料的综合性能。