[发明专利]具有优异压铸性能的铜铌合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了具有优异压铸性能的铜铌合金及其加工工艺。按重量百分比计，合金的化学成分为：Nb:1.2‑1.6wt.%,Sr:0.6‑1.4wt.%,Ca:0.3‑0.8wt.%,Mo:0.5‑0.6wt.%,In:0.8‑1.5wt.%,Pr:0.2‑0.3wt.%,Th:0.2‑0.3wt.%，B:0.4‑0.6wt.%，余量为铜。相对于传统铜合金，该材料具有优异的铸造性能和耐高温性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铜合金。

背景技术

铜及铜合金由于具有一系列的优良性能:电导率与热导率高、耐腐蚀性能强、加工成型性能好、强度适中等，在国民经济的各个部门获得了广泛的应用，成为仅次于钢铁、铝的第三大金属。与其它金属相比，铜及铜合金的主要特点是导电和导热性好，在大气、海水和许多介质中抗蚀性好，并有高的强度、耐蚀性和优良的塑性，适于用各种塑性加工和铸造方法生产各种产品，易于压力加工成线、棒、板、带、管等各种半成品和零件。由于优异的导热、导电性能，铜广泛的在航空、航天、电子及日用生活领域用作各种导线电缆、电气开关、接头端子等导电器材和冷凝器、散热器、热交换器、结晶器等热交换器材。是航天航空、能源、造船、石油化工、海洋工程和机械制造等工业部门不可缺少的关键材料。

铜合金中加进适量的铌和锶后性能发生了显著的变化。铜铌合金用于制造在高温下工作的弹簧，此种弹簧在红热状态下仍保持良好的弹性和韧性，可以压缩几亿次以上。铜铌可以制作电子接插件触点、开关触点、关键零部件如膜盘、膜片、波纹管、弹簧垫圈、微电机电刷及整流子、电插接件、钟表零件、音频元件等，广泛应用于仪表、仪器、计算机、汽车、家电等工业中。铜铌易于焊接和钎焊，在大气、淡水和海水中耐腐蚀性极好，被用来制造深海探测器和海底电缆。铜铌有一个非常可贵的特点，就是受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对制作军工、石油、矿山专用的工具至关重要。

人们不断追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对铜合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端铜合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。国外己经开发的新型铜合金材料的力学和其它性能还不能令人满意，不能完全满足现代工业的要求。开发具备特殊性能铜合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成铜基复合材料。铌和锶作为合金化元素加入铜合金中可以大大提高铜合金的弹性性能和铸造性能。由于铌和锶具有化学性质活泼、在空气中易燃烧等特点，因此直接在铜及铜合金的熔炼过程中加入非常困难，烧损率太大，这是限制铌和锶在铜及铜合金中广泛应用的重要因素之一。

含铌和锶铜合金最大的特点是在冶炼过程中因为合金熔体中的铌和锶容易氧化燃烧，生成疏松的氧化膜和氮化膜。这种不致密的熔体表面化合物膜不能阻止氧气和氮气向熔体表面的扩散，导致了铜合金熔体在熔炼过程中的不断氧化和消耗。因此，目前在含铌和锶铜合金的冶炼中一般采用氩气保护的方法来进行合金制备。而且冶炼温度在1200度左右。在如此高的温度下，铌和锶由于蒸气压过大导致在冶炼过程中挥发过度，最后合金中剩余的铌和锶含量过低。一般而言，采用氩气保护的方法熔炼的含铌和锶铜合金，最终铌和锶的收得率只有10-30wt.%左右。而且该方法不同程度地存在着铸件易产生熔剂夹杂、设备复杂及生产成本高等缺点。因此使含铌和锶铜合金的研制、开发与应用受到了限制。在急需大规模使用含铌和锶铜合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。