[发明专利]一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金

说明书

本发明公开一种铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金。所述制备方法包括按比例称取高纯阴板铜、铜铬中间合金及铜锆中间合金并准备高纯石墨；将中频感应炉的石墨坩埚升温到1150～1300℃并加入高纯阴板铜及铜铬中间合金熔化成1210±15℃的合金熔体；铜锆中间合金用投料工具插入熔体液面下50～150mm并保温搅拌3～5min后取出工具；在合金熔体液面覆盖高纯石墨和/或在上方持续通入惰性气体；用取样勺深入铜铬锆合金熔体取样检测；将铜铬锆合金熔体出炉浇铸，浇铸温度为1200±10℃。铜铬锆合金用前述制备方法制得。本发明具有铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的特点。

技术领域

本发明涉及铜合金冶炼技术领域，具体涉及一种铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的铜铬锆合金非真空制备方法及铜铬锆合金。

背景技术

高强导电铜合金具有优良的导电性能和较高的强度，因此在航空航天、微电子、轨道交通、通讯等行业中广泛应用，是国民经济建设的基础材料和众多高新技术领域使用的关键材料。但是，根据金属电子理论，铜的电导率与电子的自由程成正比，影响电子的自由程关键因素是杂质散射，杂质散射越强，则电子的自由程就越短，而较强的杂质散射是提高铜合金强度的关键，因此铜的高强度和高导电性是一对矛盾。

铜铬锆系合金作为高强高导析出强化型铜合金，具有较高的强度、良好的导电导热性以及良好的可焊性、抗氧化性、耐磨性等优异的综合性能，解决了铜的高强度和高导电性是一对矛盾问题。由于铜铬锆合金良好的力学性能和物理性能，目前广泛应用于核心电子器件、极大规模集成电路、高速轨道交通、新能源汽车、3C产品、电机整流子、点焊机和缝焊机及对焊机用电极，以及其它高温要求强度、硬度、导电性的零件。

材料性能的提高归根到底还是其合金成分设计和制备过程中成分的控制，在合金成分合格的基础上，通过熔炼使合金成分均匀分布，同时采取合适的热处理工艺，可以得到优良性能的合金材料。如理论上在铜合金中添加适量的Cr和Zr元素就可以得到铜铬锆系合金，但由于Cr、Zr元素均为吸气能力较强的元素，而且很容易发生氧化反应、烧损，形成的氧化物还会恶化合金性能；并且Cr元素含量增加使得熔体粘稠度及散热效果大大降低，同时熔体中的氧含量不易降低，不仅使铜铬锆系合金的制备工艺（如熔炼、浇铸等）难度增加，且影响Cr和Zr元素在Cu基体中的均匀性；特别是Zr元素掌握不当还可能全都烧损，从而很难有效添加到铜液中，最终影响合金的收得率；此外，由于高温熔体的吸气量大，导致除气困难，从而会保留到固态合金中产生缩孔、气孔、偏析、杂质含量高等组织缺陷，影响合金的质量。

目前，国内外生产铜铬锆合金的制备主要采用真空熔炼和非真空熔炼两种方法。真空熔炼的环境虽然能有效的隔绝Zr与O₂接触，确保Zr的收得率，但真空环境不利于工业化的推广、批量生产和生产成本的控制，而且不能生产大规格用于轧板用的铸锭。非真空熔炼由于较难控制Zr与O₂的隔绝，Zr加热过程易吸收O₂，从而导致Zr烧损严重。现有技术中为了解决Zr与O₂接触导致的问题，一般通过向熔炼炉内通入氩气等惰性气体形成保护气氛，从而减少Cr、Zr元素与O₂接触而发生氧化反应及烧损，特别是减少Zr的烧损，但由于熔炼炉材料自身、铜金属和合金备料的氧化物夹杂，以及投料时带入的空气，仍然会导致Zr与O元素反应而出现严重烧损及熔体中的氧含量难以有效降低。为此，还有在保护气氛熔炼的基础上，增加保护气氛下的精炼步骤且加入CuMg合金等脱氧剂，并在浇铸开始前向熔体中加入锆颗粒或铜锆中间合金，或者分次加锆，从而减少氧化物夹杂和空气中的O₂对Zr的不良影响，但由于加入的脱氧剂容易带入非必要的元素造成合金内杂质超标，而浇铸前加入和分次加入Zr使得Zr元素没有充分弥散在熔体中的时间，从而使得制得的铜铬锆合金极易产生铬和锆的成分偏析，不仅影响铸件的质量，且在锻压时容易产生裂纹、断裂等现象，造成型材的成型率降低。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种铜铬锆合金氧含量低、锆分布均匀且烧损小、制备成本低的铜铬锆合金非真空制备方法，还提供了一种铜铬锆合金。