[发明专利]一种高强高导铜铬锆合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高导铜铬锆合金及其制备方法，包括合金粉末和粘结剂，其中，合金粉末由以下质量百分比计的原料组成：0.5‑1.0％的铬，0‑0.2％的锆，余量为铜；所述的铜元素以粒径D50为6‑15um的水雾化铜粉引入，铬元素通过铬粉加入、锆元素通过海绵锆粉加入；所述粘结剂为塑基粘结剂，其成分为聚甲醛80％‑90％，聚丙烯5％‑8％，石蜡3％‑5％，微晶蜡1％‑3％，硬脂酸0.1％‑1.0％，抗氧剂0.2％‑2％。本发明产品具有组织成分均匀无偏析，高强高导热的特点，合金屈服强度可达300MPa，导热率可达300W(m*K)‑1。本发明的方法可以精确控制Cr、Zr元素的加入量，从原料到成品几乎无合金元素的烧损及氧化，同时可以直接成形形状复杂、精度要求高的零部件，大大降低切削加工量，实现低成本、大批量生产。

技术领域

本发明涉及金属注射成形领域，具体涉及一种铜铬锆合金及其制备方法。

背景技术

铜铬锆合金是一种时效强化型铜合金，具有优良综合物理性能和力学性能的同时，具有较好的导热、导电性能。广泛应用于汽车、电子等机械制造工业。

目前，铜铬锆合金多通过熔炼铸造制备。大气中熔炼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则对设备要求高，增加了生产成本，不适合大规模生产。如中国发明专利ZL200610085210.0描述了非真空熔炼和浇铸Cu-Cr-Zr合金的方法，将感应电炉通过下浇口与结晶器相连接，整个铸造过程通过气氛保护。该方法需要一套气体保护装置，大大增加生产成本。中国专利CN103184357A公开了一种非真空熔炼和浇铸铜-铬-锆合金的方法，通过熔炼过程中以外加耐火容器保护铬元素以及锆外包覆铜箔的方式，将Cr、Zr快速加入铜水中，该方法虽然能减少合金元素的烧损及氧化，但由于Cr、Zr没有充分溶解，造成合金成分偏析、晶粒粗大、组织不均匀等问题，影响产品的最终性能。此外，切削加工还会造成原材料的大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种注射成形方法制备的铜铬锆合金，具有组织成分均匀无偏析，高强高导热的特点，合金屈服强度可达300MPa，导热率可达300W(m*K)-1。还相应提供一种该铜铬锆合金的制备方法，该方法可以精确控制Cr、Zr元素的加入量，从原料到成品几乎无合金元素的烧损及氧化，同时可以直接成形形状复杂、精度要求高的零部件，大大降低切削加工量，实现低成本、大批量生产。

一种高强高导铜铬锆合金，包括合金粉末和粘结剂，其中，合金粉末由以下质量百分比计的原料组成：0.5-1.0％的铬，0-0.2％的锆，余量为铜；所述的铜元素以粒径D50为6-15um的水雾化铜粉引入，铬元素通过铬粉加入、锆元素通过海绵锆粉加入；所述粘结剂为塑基粘结剂，其成分为聚甲醛80％-90％，聚丙烯5％-8％，石蜡3％-5％，微晶蜡1％-3％，硬脂酸0.1％-1.0％，抗氧剂0.2％-2％。

上述高强高导铜铬锆合金的制备方法，其步骤为：

(1)按比例配置铜、铬、锆元素，经混合后，获得元素合金粉；

(2)将混合均匀的元素合金粉与粘结剂进行混炼、制粒形成注射喂料；

(3)以步骤(2)制备的喂料进行注射成形、催化脱脂、热脱脂和烧结；

(4)将烧结后的产品进行热处理，所述的热处理包括固溶处理和时效处理；或再进行其它后处理，获得最终产品。

其中，步骤(1)中，三种粉末分别装入V型混合机中混合，混合时间为8-16h，装料量应控制在混炼机容积的2/3以内。该方法通过元素混合法配置合金粉末，由于后续烧结与热处理过程中均有气氛保护，因此可将Cr、Zr的烧损与氧化降至极低的水平，不仅可以实现铬、锆的含量的精确控制，还可以保证不同批次间合金成分的稳定。