[发明专利]一种耐热铜合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种耐热铜合金材料及其制备方法。

背景技术

在金属材料领域中, 耐热铜合金作为低成本耐热材料一直受到普遍重视。

CN03800532.8号申请提供一种耐热铜合金材料，可以是管材、板材、棒材、线材或将上述材料加工成规定形状的加工材料，其形成以在Co含量[Co]mass％、P含量[P]mass％、Sn含量 [Sn]mass％、Zn含量[Zn]mass％之间，具有2.4≤([Co]－0.02)/[P] ≤5.2及0.20≤[Co]+0.5[P]+0.9[Sn]+0.1[Zn]≤0.54的关系地含有0.15～0.33mass％Co、0.041～0.089mass％P、0.02～0.25mass％ Sn、0.01～0.40mass％Zn，且其余由Cu及不可避免的杂质构成的合金组成。      

CN200410100854.3号申请公开了一种高强高导耐热铜合金及其制造方法。其化学成分(重量百分比)为：Cr：0.3～1.1％，Gd：0.05～0.4％，Ag：0.06～0.12％，Hf：0.03～0.11％，Nb：0.04～0.1％，Mg：0.02～0.05％，Ce：0.02～0.07％，Y：0.02～0.05％，Cu：余量。用中频感应炉以合理的元素加入顺序、独特的保护方法、准确的温度控制进行熔炼以及最佳的热处理工艺参数进行处理。其中的铜合金在确保具有良好的导热性与高温抗磨性同时，又具有较高的高温强度与硬度，以及很好的延伸率。将高强高导耐热铜合金用于钢铁厂连铸结晶器铜管代替紫铜管可提高使用寿命1～2倍。以上尽管添加了诸如铌、铈、钴、铪等特殊元素，但是铜合金耐热性提高是有限的。

CN92115222.1号申请公开一种高导电耐热铸造铜合金，是在基体Cu中加入Cr、Mg、RE、Al元素。通过多元少量的复杂合金化，经快速熔炼，加入所需元素，扒渣出炉浇注出所需的铸件，铸件再经保温、淬火、保温，最后出炉空冷获得合格的铜合金。它具有导电率和强度高，抗氧化性能强、铸造性能好、耐热、寿命长等优点。是制造矿热炉导电元件和高炉风口的理想材料。其性能可达到：σb：300～420MPa；HB：80 ～130；δ：10～25％；导电率：90～98％IACS。但该铜合金的抗拉强度不够高。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐热铜合金材料，该材料具有良好的性能。

本发明的另一目的是提供一种耐热铜合金材料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种耐热铜合金材料，该材料以铜合金为基体，在基体中分布着由铜丝和铁丝形成的金属丝团，所用铜丝和铁丝直径为1-2mm，金属丝团的直径为10-15cm，两种金属丝共占材料的体积百分比为5-40%；材料中铜丝与铁丝的总体长度相当；

铜合金基体的化学成分的重量百分含量：Al为10-12%，Si为2%～4%, Mn为0. 4-0. 6%,Fe为0.1-0.3%, Gd为0.5-1.5%,其余为Cu；

铜丝的化学成分的重量百分含量：Al为6%～9%， Mn为2-4%, Fe为1-3%, Zn为20-30%,其余为Cu； 

铁丝的化学成分的重量百分含量为：C为0.04-0.06%，Si为0.2～0.3%, Mn为0.25-0.35%, P<0.02%, S <0.025%,其余为Fe。

2．根据权利要求1所述的耐热铜合金材料，其特征在于：所述基体中还分布有Ni3Si及Cu6Gd化合物颗粒。

一种耐热铜合金材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

镀镍铜丝及镀铜铁丝的准备：分别取直径为1-2mm、成分为Al为6%～9%， Mn为2-4%, Fe为1-3%, Zn为20-30%,其余为Cu的铜丝及取直径为0.2-2mm、成分为C为0.04-0.06%，Si为0.2～0.3%, Mn为0.25-0.35%, P<0.02%, S <0.025%,其余为Fe的铁丝，所用铜丝与铁丝的总体长度相当，控制铜丝与铁丝二者共占材料的体积百分比为5-40%；

按常规方法分别在铜丝表面镀镍及铁丝表面镀铜；分别形成镀镍铜丝及镀铜铁丝，镀镍层的厚度为50-200微米；镀铜层的厚度为200-500微米；