[发明专利]高导电导热铜硒多元合金材料

说明书

技术领域

本发明属于新型合金材料技术领域，具体涉及一种高导电导热铜硒多元合金材料。

背景技术

工业纯铜具有良好的导电、导热性能，并且具有较好的塑性，故常用于导电导热器件等，但随着电子工业技术的飞速发展，电子元器件的小型化和超大规模集成电路的出现，单位面积上的晶体管数量增多，其耗能和散热问题迅速为整个电子信息产业所关注。虽然工业纯铜及现有的铜合金材料具有良好的导电导热性能，但兼顾其性能和成本，已逐渐不能满足信息产业的更高要求，因此迫切需要研制和开发新型高导电导热材料。

目前市场上的铜及铜合金的种类较多，研究也日益深入，其导热性能一般在330~400 wm^-1k^-1。例如纯铜的导热率为390 wm^-1k^-1，公开号CN1004813的中国发明专利公开的“铜锑合金”，其导热率为337 wm^-1k^-1；申请号200310110909.4和200410022626.9的国家发明专利提出了高热导率的铜碲合金材料，其热导率比纯铜高出21~24%；还有申请号201210407770.9的国家发明专利提出了高导电导热铜碲硒多元合金材料，其导电率接近纯铜，导热率可比纯铜高出近20%；再比如铜碲铬、铜碲锆合金材料也具有良好的导电导热性能，但这些合金由于采用高纯铜、高纯碲为原料，资源有限，导致其研发和应用受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供高导电导热铜硒多元合金材料，其特点是以硒元素代替碲元素，制备铜硒多元合金材料，此种合金材料不仅具有优良的导电导热性能，还可以根据加工需要来调整其切削性能。

本发明提出的技术方案：引入硒、锆、铬及微量添加元素，利用微量添加元素去除熔炼过程中产生的气体、杂质等以减少铸造缺陷，改善其切削性能。

本发明提供的铜硒多元合金材料含有铜、硒、第三组元和调整性能的微量添加元素，铜、硒、第三组元和微量添加元素的重量百分比如下：

硒                     0.1~0.5% 

第三组元           0.1~0.5% 

微量添加元素    0.02~0.1%

铜                     余量 

上述第三组元至少为锆、铬中的一种；微量添加元素至少为镁、磷、稀土中的一种或两种。

制备铜硒多元合金材料的工艺为常规工艺，其工艺步骤包括配料、合金熔炼、浇注、锻造、冷热加工成型。原材料根据需要既可以是工业纯铜、工业纯硒、工业纯锆、工业纯铬、工业纯稀土镧或铈，也可以是高纯铜、高纯硒、高纯锆、高纯铬、高纯稀土镧或铈，合金元素以中间合金加入。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备的铜硒多元合金材料导电、导热性能优异，电导率可达88~97% IACS，热导率可达410~460 wm^-1k^-1；

2、本发明制备出的铜硒多元合金材料切削性能良好，硒、磷等均能改善合金材料的切削性能，因此可以通过控制硒、磷的加入量来调整合金的切削性能。其中硒是铜基体的非固溶元素，在合金凝固过程中，非固溶的硒原子从合金液中析出并与高温铜原子、锆原子或铬原子产生化学反应，生成Cu₂Se、Cu_xSe_yZr_z或Cu_xSe_yCr_z质点相，随机分布于铜基体的晶界和晶内，强化了铜基体，但对铜基体导电性削弱较少，同时赋予了铜合金优良的切削性能；

3、本发明采用硒元素代替碲元素制备高导电导热铜合金，市场上硒的价格约为碲价格的2/5~3/5，因此，铜硒多元合金比铜碲合金在添加元素的成本上有大幅降低；

4、本发明开辟了我国硒资源的新用途，也开拓了无铅环保的高强高导铜合金的新方向，有广阔的市场前景。

具体实施方式

实施例1

1、配料

工业纯硒：20克

工业纯锆：10克

工业纯磷：5克

工业纯铜：余量

总计：10000克

2、熔炼浇注