[发明专利]一种高强高导CuCrZrMg系铜合金丝材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高导CuCrZrMg系铜合金丝材，由以下质量百分数的成分组成：Cr 1.5～15.0％，Zr 0.1～2.5％，Mg 0.05～1.0％，余量为铜和不可避免的杂质。另外，本发明还公开了一种高强高导CuCrZrMg系铜合金丝材的制备方法，该方法为：一、熔铸成铸锭；二、对铸锭进行表面处理和均匀化处理；三、冷锻成棒材，再冷旋锻成丝棒材；四、拉拔成丝材并进行时效处理。本发明的高强高导铜合金丝材的合金成分设计合理，合金化程度高，生产成本合适，工艺可控，环境友好，合金强度高，电导率高，高的抗拉强度和高导电率能够满足高电流连接件、电力、机械电子等对高强高导材料的要求。

技术领域

本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种高强高导铜CuCrZrMg系合金棒材及其制备方法。

背景技术

作为高强、高导电合金的代表——铜铬锆合金，在国民经济各部门，如高电流连接件、电力、机械电子等方面得到广泛应用，也成为铜及合金研究、生产部门关注的重点。Cu-Cr-Zr系合金是一类具有综合物理性能和力学性能的结构功能材料，具有一定的强度、良好的导电导热性能和抗腐蚀性能，适用于核装备、集成电路引线框架、高速铁路、电阻焊和连铸等领域，特别是大规模和超大规模集成电路用引线框架的主打产品；在高速电气化列车架空导线方面，Cu-Cr-Zr合金以其优异的性能、低成本和环保友好等特点逐步代替系列铍铜合金的应用。高电流连接件、电力、机械电子和高速铁路等的发展需要一种高强高导铜合金，不仅具备铍钴铜的强度(750～930MPa)，同时具备铜铬锆合金的导电性能(75％IACS～85％IACS)。Cu-Cr-Zr系合金的高导电性能已经成为关注焦点，需要我们及时开发出高强的Cu-Cr-Zr系合金以及与之配套的制备方法，以满足电子工业发展的需要。

目前关于Cu-Cr-Zr系合金的研究主要集中在三个方面：(1)低Cr系列(Cr含量小于1.2％)，导电性能达到70％IACS～80％IACS，但合金强度较低，仅500MPa左右；(2)非真空气氛的规模化生产提高了生产效率，但是增加了铸锭的含气量，降低了铸锭的品质，影响材料的弹性和电学性能；(3)稀土等的微合金化主要集中在低Cr系列的Cu-Cr-Zr合金，对性能提升有作用但幅度较小。

公开的发明专利CN201210567822.9简化了时效强化型低合金化(Cr含量在0.15～0.6％)Cu-Cr-Zr-X合金合金线材的制备加工工艺，其制备的合金超细线材强度为430～690MPa，只能满足现代高速铁路、低速重载等各种不同接触网的需求，无法满足高速铁路进一步提速对合金线材强度的要求；CN201610401790.3通过对Cr含量在0.5～1.2％的Cu-Cr-Zr稀土元素改性及熔炼工艺改善等手段进行材料成分优化设计，突破强度和导电率相互矛盾的关系，在保证导条端环高强度的同时显著提高了导电性能，但抗拉强度最高仅为502MPa。CN201610074956.5采用连续固溶+淬火装置及工艺处理Cu-Cr-Zr合金棒材或线材，自动化程度高，生产效率高，有利于保证合金棒材或线材淬火质量的均匀性和一致性，未提及合金具体成分和成品线材的抗拉强度和导电性能；CN200810235978.0主要是通过惰性气体保护熔炼、板材的轧制，不同含量、不同种类的微量元素(Ni、Si、Ti)，来改变合金的性能，尤其加入适量的Si或Ti元素可获得优越综合性能的合金板材，但板材最大抗拉强度为603MPa，导电率为77％IACS，抗拉强度没有大幅度的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种高强高导CuCrZrMg系铜合金丝材。该铜合金丝材合金成分设计合理，合金化程度高，生产成本合适，工艺可控，环境友好，合金强度高，电导率高。且制备铜合金丝材的方法为通过真空+充氩+电磁搅拌熔铸工艺，使熔体充分排气，有效预防疏松，同时破碎粗大的网状Cr增强相和层片状的CuZr化合物相，使其均匀分布于铜基体上，有利于提高组织的均匀性、铸锭质量，改善合金的加工性能。