[发明专利]一种高强高导铜合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金材料，尤其涉及一种高强高导铜合金材料。

背景技术

随着电气化铁路的改造、高速铁路和城市轨道交通的建设，电力机车的安全运行成了一个重要的研究课题。由于电力机车的频繁停靠站，牵引电机也频繁启动，频繁且巨大的启动电流造成牵引电机转子导体以及接触网零部件的温升提高，有时高达300℃，电机转子材料目前主要采用紫铜，其软化温度在250℃左右，当温升达到300℃时，电机转子材料强度急剧下降，容易发生材料开裂，造成牵引电机的停机事故和影响电力机车的安全运行。

紫铜虽然具有良好的导电性能，但其耐高温的机械强度一般，越来越难以满足现代工业发展对高强度高导电材料的需求。合金化是提高铜合金材料强度的主要途径，同时不降低铜材的导电性和导热性，因此应寻求一种恰当组分的铜合金材料在尽可能不降低铜材的导电性和导热性的前提下，提高其强度以达到导电性和强度的良好配合。

例如专利号为99101984.9的专利提供了一种高速列车用大功率异步牵引电动机铜合金导条和护环成分，其主要成分为：2-30%Zn，0.3-1%Cr，0.3-1%Zr，余量为铜，或者9-11.5%Al，2-7%Fe，2-7%Ni，0.3-1%Zr（或0.1-1.0%Ti），余量为铜。这种组分的导条和护环虽具有较高强度和硬度，但是它的体积电阻率高，导电、导热系数就较难满足需求。

又如中国专利申请号为200810017295.8，公开号为CN101225488A，所公开的一种引线框架用铜合金材料及其制备方法。该引线框架用铜合金材料，含有重量百分比为0. 9~3.5%镍、0. 18~0.8%硅、0. 02~0. 1%磷，其余为铜。这种材料做的电连接件的抗拉强度可以达到600~850MPa、电导率达到45~65%IACS、延伸率达到5~8%，软化温化450~500℃。其导电率不能满足需求。

在电网连接件中，尤其是高压电网电线之间的连接件和变压器与高压电网的连接件对材料的体积电阻率以及强度均有高要求，而目前的电网连接件导电率高，而其强度比较低，在连接件接触面产生氧化使接触电阻变大导致材料温度升高，同时在高紧压力作用下，连接件很容易出现裂痕，特别是在降霜降雪的低温环境下更难经受考验。

由此需要开发一种具有理想的硬度、导电率、软化温度、抗拉强度、屈服强度，而且金相组织细小均匀的铜合金材料，可以应用于电力机车牵引电机转子材料、大型高速涡轮发电机转子材料、高压电网连接件、变压器连接件以及铁路路轨电连接件等领域。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种高强高导铜合金材料。具有理想的硬度、导电率、软化温度、抗拉强度、屈服强度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高强高导铜合金材料，包括Cu、Cr、和Zr，所述Cu、Cr、和Zr组分的质量百分比为：Cr：1.3%~1.5%， Zr：0.4%~0.5%，余量为Cu和不可避免的杂质。

进一步地，所述铜合金材料还包括Zn，Fe，Ni中的至少一种。

进一步地，所述Zn的含量为0.01%~30%。

进一步地，所述Fe≤0.08%。

进一步地，所述Mg≤0.3%。

进一步地，所述Ni≤0.1%。

作为上述方案的改进，所述高强高导铜合金材料组分的质量百分比为Cr：1.4%，Zr：0.5%，余量为Cu和不可避免的杂质。

作为上述方案的改进，所述高强高导铜合金材料组分的质量百分比为Cr：1.3%，Zr：0.4%，Zn：2.0%，Ni：0.04%，余量为Cu和不可避免的杂质。

作为上述方案的改进，所述高强高导铜合金材料组分的质量百分比为Cr：1.5%，Zr：0.5%，Fe：0.08%，Ni：0.1%，余量为Cu和不可避免的杂质。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、采用本发明组分的铜合金代替紫铜材料，提高了产品的抗高温软化性能，防止由于温升降低强度而导致开裂。

2、保证较高的高温抗拉强度、屈服强度和硬度的同时，能够保持较高的导电和导热性能，有利于电机转子材料的稳定运行，满足牵引电机高速驱动的需求。

3、金相组织细小均匀，有效地避免电机转子材料以及连接件在焊接过程出现材料晶粒变粗或偏析，引起机械强度下降和内部缺陷，有利于提高铜合金的综合性能。

 

具体实施方式