[发明专利]高强高导的低钙硼铬锆铜合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铬锆铜合金及其制造方法，尤其涉及一种具有高强度、高导电性的低钙硼铬锆铜合金及其制造方法。它特别适用于汽车、高速列车、家用电器、宇航、电子电讯和冶金连铸、电机、注塑精密模具等制造业领域，如电极触头、电极臂、电机换向器、开关、高速列车接触线、电子电讯用连接器、端子、继电器及引线框架材料等。

背景技术

铜因其优良的导电性、导热性、化学稳定性以及美丽的金属光泽而广泛应用于工业和日常生活中，如各种导电体、传热器以及许多装饰品、艺术品、器皿、防护层等。但是，由于纯铜的强度、硬度、耐磨性等力学性能比较差，因此，人们在生产和生活中使用较多的是性能优良的铜合金。Cu-Cr-Zr系合金就是一类具有优良的综合性能、可适应多种加工成型的铜合金，可广泛应用于电阻焊电极和轮盘、开关、断路器、高温线材、大功率集成电路用引线框架、半导体基极、散热器、高速列车接触线、连续铸锭模和注塑模等。但是，现在许多应用对铬锆铜的性能提出了强度500～550MPa以上、硬度HRB78～83、导电率78～85％IACS、延伸率≥8％、软化点≥550℃等要求，为了进一步提高其强度、导电性和软化点以满足更高需求，世界各国都正在致力于研发高强高导、高软化点的节能低成本的铬锆铜系列合金。

目前国内外如中国、美国、日本也发明了高强度高导电铜合金，如中国专利申请号93114361.6说明书中已公开的《具有高强度和高导电性的铜合金》是美国奥林公司1998年获得授权的专利，该合金公开了：一种含有铬，锆，钴和/或铁，以及钛等特定添加剂的铜基合金以及生产该铜合金的方法；一种工艺方法生产出具有高强度和高导电率的铜合金；另一种工艺方法生产出具有更高强度但导电率有少量降低的铜合金。其抗拉强度为593～676MPa，延伸率仅为3～9％，导电率为72.0～77.5％IACS，综合性能不够理想，且该专利的生产工艺方法复杂。另一个发明是日本Sumitomo Metal Industries Limited公司申请的EP 1681360A1专利《铜合金及其制造方法》中公开的一种由Cr、Ti、Zr中两种或两种以上元素组成、余量为Cu及杂质的铜合金。该合金的制造方法为：将锭坯以0.5℃/S以上的冷却速度冷却至450℃，之后在600℃以下加工，然后在150～750℃下热处理保温30S以上，加工及热处理应反复进行多次，该合金的抗拉强度为710～1520MPa，导电率为5～72％IACS，软化点≥450℃，(该专利共列出145个实施例，只有一个实施例的抗拉强度为600 MPa、导电率为80％IACS)。还有一个发明是我国清华大学和洛阳铜加工集团有限责任公司共同申请的中国发明专利《高强度高导电稀土铜合金及其制造方法》(申请号02148648.4)，该专利涉及一种用于引线框架、电极合金及微电子封装材料等高强度高导电用铜合金及其制造技术，是在传统的CuCrZr合金的基础上添加微量合金元素La、Zn以及Fe(或Co)和Ti，并通过热轧、固溶处理、冷轧、时效等工艺方法制造的，该合金的抗拉强度为553.6～641.4MPa，延伸率仅为≥5％，导电率为65～80％IACS。可见，这些发明合金的性能之间没有达到均衡，仅某一个性能值高还不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种具有高强度、高导电性、高软化点、良好的耐磨性和焊接性及优良的成型性，且各项性能比较均衡的低钙硼铬锆铜合金及其制造方法。

本发明的目的是通过提供具有如下化学组成的高强高导的低钙硼铬锆铜合金而实现的：

本发明高强高导的低钙硼铬锆铜合金的化学组成为：铬：0.2～1.5wt％、锆：0.02～0.3wt％、钙：0.0003～0.05wt％、硼：0.0003～0.04wt％，以及总含量为0.01～0.5wt％的其他元素，其他元素是选自铁、锌、硅、锡、铌、锑、铋、铅中的至少一种元素，余量为铜和不可避免的杂质；所述的合金组成中铜加铬加锆加钙加硼大于99.3wt％。

所述铬锆铜合金中铜、铬、锆、钙、硼的优选含量为：铬：0.3～1.4wt％、锆：0.025～0.2wt％、钙：0.0003～0.04wt％、硼：0.0003～0.035wt％，且合金组成中铜加铬加锆加钙加硼大于99.4wt％。

所述铬锆铜合金中铜、铬、锆、钙、硼进一步的优选含量为：铬：0.3～1.3wt％、锆：0.03～0.2wt％、钙：0.0005～0.04wt％、硼：0.0005～0.035wt％，且合金组成中铜加铬加锆加钙加硼大于99.45wt％。