[发明专利]一种高导电高强铜铁钙合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导电高强铜铁钙合金，包括以下质量百分比的组分：0.05‑35wt.％的Fe，0.01‑2wt.％的Ca，余量为铜及不可避免的杂质。本发明还提供一种上述的高导电高强铜铁钙合金的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜铁钙合金原料采用雾化法制备合金粉末；(2)将合金粉末进行烧结处理，得到烧结坯；(3)将烧结坯进行冷加工变形，得到变形态Cu‑Fe‑Ca材料；(4)将变形态Cu‑Fe‑Ca材料进行时效处理，即得到所述高导电高强铜铁钙合金。本发明通在传统铜铁系合金中加入钙元素，并优化各元素之间的配比关系，本发明的铜铁钙合金抗拉强度明显提升，导电性能降幅很小。

技术领域

本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种铜铁钙合金及其制备方法。

背景技术

传统的高强高导电铜铁系合金通常采用铸造后继续结合如冷轧、热处理等方法制备得到。由于铸造过程中存在Fe析出相尺寸大、分布不均匀等问题，导致合金经变形加工后的力学性能难以实现最优，仍然存在力学性能不足的问题。此外，为了达到足够高的强度，铁元素的含量往往偏高，合金的导电性能会明显下降，且在经过严重塑性变形之后更为明显。

如何在实现合金导电性提高铜铁系合金强度和导电性同步提高是目前该系合金研发的关键所在。

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，提供一种高导电高强铜铁钙合金及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高导电高强铜铁钙合金，包括以下质量百分比的组分：0.05-35wt.％的Fe，0.01-2wt.％的Ca，余量为铜及不可避免的杂质。

上述高导电高强铜铁钙合金中，优选的，包括以下质量百分比的组分：20-35wt.％Fe，1-2wt.％的Ca。进一步优选的，包括以下质量百分比的组分：28-35wt.％的Fe，1.5-2wt.％的Ca。本发明通过后续制备工艺中时效处理优化，允许铜铁钙合金中添加较多的铁与钙。

上述高导电高强铜铁钙合金中，优选的，所述铜铁钙合金的导电率为40-80％IACS，抗拉强度为400-1520MPa。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的高导电高强铜铁钙合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜铁钙合金原料采用雾化法制备合金粉末；

(2)将合金粉末进行烧结处理，得到烧结坯；

(3)将烧结坯进行冷加工变形(如轧制、拉拔或锻造等)，得到变形态Cu-Fe-Ca材料；

(4)将变形态Cu-Fe-Ca材料进行时效处理，即得到所述高导电高强铜铁钙合金。

上述制备方法中，优选的，所述雾化法采用氮气或者氩气雾化，控制气体流量为0.02-0.24m³/s，气体压力为0.5-1.2MPa，雾化熔体温度为1000-1400℃；或者，所述雾化法采用水雾化的方式，水流量为120-400kg/min，水压为5.5-25MPa，雾化熔体温度为1000-1400℃。

上述制备方法中，优选的，所述合金粉末的粒度为10-100μm。将粒度控制在上述范围可以提高合金粉末的烧结性能，粒度太小时，合金粉末氧含量高，会恶化烧结制品的塑性加工性能，粒度太大时，合金粉末烧结性能差。