[发明专利]一种焊机电极铜合金材料及加工工艺

说明书

本发明提供一种焊机电极铜合金材料，该材料含有（wt%）Ni：1.00～1.40%、Si：0.25～0.40%、Zr：0.30～0.50%、Cr：0.05～0.25%，余量为Cu及不可避免的杂质；经过热变形、固溶、冷变形和时效的工艺步骤，使硬度达到HRB75～85，电导率≥50%，并兼具耐磨性、耐热抗高温氧化的性能，可用于各种焊机的焊接电极、大型电机导电环、塑料模具及压铸模具等领域。

技术领域

本发明涉及一种焊机电极铜合金材料及加工工艺。

背景技术

用于锚链焊机等焊接电极一般都采用铬锆铜和铍青铜铜合金。铬锆铜的耐磨性较差，寿命低；铍青铜虽然耐磨性和抗高温软化能力较强，但是铍青铜合金中含有铍、钴等元素，使得材料的生产成本很高，较高的铍元素在合金生产过程中会造成环境的污染和人身的危害，而且采用铍青铜硬度较高，在焊接较软的工件时，容易产生压痕或电极伤。在焊机电极领域迫切需要一种电极铜合金，该电极铜合金的硬度在HRB70～85之间、导电率≥50%IACS，耐磨性要远好于铬锆铜，并且具有较好的抗高温软化能力。

国内外的铜合金系列中，CuCo2Be、CuNiBe价格较高，并且含有污染的铍元素，硬度也不符合需要的要求，CuNi2Si系铜合金硬度高、导电率低，但耐磨性较好，铬锆铜硬度和导电率都符合需要的要求，但是耐磨性较差寿命低。本发明综合以上铜合金的特点，采用CuNi2Si系铜合金耐磨性好和铬锆铜导电率高的特点，降低传统CuNi2Si的Ni、Si含量，添加Zr、Cr元素，开发一种新的铜合金材料，通过适当的加工工艺，充分发挥各元素的相互作用，使铜合金的硬度达到HRB70～85之间、导电率≥50%IACS，并兼具耐磨性和耐高温的特点。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种焊机电极铜合金材料和加工工艺，该焊机电极铜合金硬度达到HRB70～85之间、导电率≥50%IACS，兼具耐磨性和耐高温软化的特点，并降低电极的生产成本。

合金中Ni和Si元素在热处理过程中以化合物Ni₂Si的形式析出强化合金基体，在固溶体中存在过剩的Si对合金的导电和热传导性能影响较大，适量加入Cr元素和Si形成Cr3Si化合物，既可以强化基体，又可以提高导电和热传导性能，Cr还可以与Zr形成Cr3Zr化合物进一步增强基体，Zr元素在铜基体中的固溶度较小，主要以单质形式存在，提高合金的高温力学性能和耐高温软化性能，加入的Ni、Si、Zr、Cr各元素之间互相作用，和铜基体组成一个有机的整体，通过合适的加工工艺，使焊机电极铜合金材料达到需要的性能指标。

为达到上述目的，本发明中一种焊机电极铜合金材料各元素含量的质量百分比为：Ni：1.00～1.40%、Si：0.25～0.40%、Zr：0.30～0.50%、Cr：0.05～0.25%，余量为Cu及不可避免的杂质。

为进一步降低成本和提高焊机电极铜合金材料的高温性能，各元素含量的质量百分比为：Ni：1.00～1.20%、Si：0.25～0.35%、Zr：0.40～0.50%、Cr：0.05～0.10%，余量为Cu及不可避免的杂质。

进一步所述焊机电极铜合金材料各元素含量的质量百分比为：Ni：1.10%、Si：0.30%、Zr：0.42%、Cr：0.08%，余量为Cu及不可避免的杂质。

为使合金达到所需性能，焊机电极铜合金材料的制备方法为：采用中频感应炉熔炼，浇注成锭；920℃～700℃温度范围内进行热变形，变形量≥50%；在880℃～920℃固溶处理，保温时间0.5h～1.5h，然后放入水中冷却；冷变形处理，变形量为≥20%；将冷变形后的坯料在460℃～520℃时效处理，保温时间2.5h～4.5h。

所述的焊机电极铜合金材料的制备方法中，为减少合金熔炼浇筑过程的氧化，达到净化合金液的目的，所述中频感应炉采用真空中频感应炉。

所述的一种焊机电极铜合金材料的制备方法，其特征在于，熔铸温度为1250℃～1450℃。