[发明专利]一种高强高导Cu-Cr-Ag合金短流程制备方法

说明书

本发明提供了一种无固溶处理的短流程制备高性能Cu‑Cr‑Ag合金的方法，通过上引连铸铸造制备得到Cu‑Cr‑Ag合金杆坯，上引温度为1200~1250°C；进行多道次拉拔；进行时效；最终拉拔。经过上引连续铸造的快速冷却过程获得了过饱和溶质原子浓度，不经固溶处理，直接通过后续的拉拔和时效工艺配合促进溶质原子析出，并同步控制再结晶程度以保留一定的加工硬化效果，通过固溶强化、时效析出相强和和冷作硬化等强化机制实现无固溶处理即可达到制备高强高导抗软化Cu‑Cr‑Ag合金的目的。材料抗拉强度可达到500～755MPa，电导率为70～85%IACS，延伸率为1～14%，软化温度可达到550～600°C。本发明的制备方法具有短流程、高效率、低能耗的特点，制备的Cu‑Cr‑Ag合金可以满足半导体、轨道交通等领域的实际应用需求。

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种短流程制备高性能Cu-Cr-Ag合金线材的方法。

背景技术

铜及其合金因具备优异的导电和导热性能，被广泛应用于轨道交通、航天航空、能源电力、电子电器等领域，例如高铁用接触线、半导体用引线框架材料。纯铜的力学性能较低，很难满足上述领域对材料力学性能方面的要求。研究发现，通过添加合金化元素、热处理和塑性变形等手段能够显著提高合金强度。然而，在大多数情况下，伴随着强度的升高，材料的电导率会随之减小，强度-电导率呈倒置关系。因此，很难实现材料的兼具高强度和高电导率的要求，研发高强高导铜合金已成为当今学界的研究热点，世界各国都在致力于研发兼顾高强度、高导电性能的铜合金材料。

Cu-Cr-Ag合金是一类时效强化型合金。由于 Cr元素在铜中高温和室温的极限固溶度相差较大，在时效过程中，绝大部分 Cr原子将以富 Cr 相的形式析出，并产生弥散强化效果，从而实现材料强度的显著提高，并保持较高的导电性能。通常，在时效前需进行固溶淬火处理以使合金获得过饱和固溶体，有利于合金中第二相的时效析出。一般而言，铜合金的固溶处理温度大于800℃，保温时长大于1 h，然后进行快速淬火。在生产过程中，固溶处理操作复杂，不但会消耗大量的能量，提高生产成本，而且，高温条件下的固溶处理易造成合金表面剧烈氧化，导致材料损失并影响合金性能，此外，淬火过程要求合金在短时间内快速冷却，否则将难以获得有效的过饱和固溶度，然而，大长度线材、大卷重板带材等规模化制备的铜合金制品由于其本身形状和尺寸的限制，难以在合金各部分获得相同的冷却速率，特别是头部和尾部、表面和芯部之间存在显著的冷却速率差异，造成了合金组织性能稳定性控制的难题，严重限制了时效强化Cu-Cr-Ag合金的规模化生产和应用。

由上述有关技术资料可知，为实现高性能Cu-Cr-Ag合金高效、规模化生产，有待于进一步改进和优化其制备加工技术，解决其关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备流程简单、节省能源、使用方便的高强高导Cu-Cr-Ag合金短流程制备方法；具体技术方案为：

一种Cu-Cr-Ag合金的制备方法，所述Cu-Cr-Ag合金的组分为：0.3 wt%～0.7 wt%的Cr，0.08 wt%～0.16 wt%的Ag，0.02wt% 左右的Mg，余量为Cu；其制备方法包括如下步骤：

1）按配比配料，其中铬采用Cu-Cr中间合金；银采用纯银；镁采用纯镁；其余的铜采用纯铜作为原材料，先将纯铜放入中频感应炉进行熔炼，使用脱水炭粉作覆盖剂，熔炼的温度为1200～1250°C，再加入纯银和纯Mg熔炼，在1250°C保温10min，然后加入Cu-Cr中间合金，在1200°C保温8min。通过在线化验各元素的含量，补充调整合金元素之间的配比，使之符合成分设计要求。

2）通过上引连续铸造制备得到Cu-Cr-Ag合金杆坯，上引温度为1200～1250°C。

3）对上引Cu-Cr-Ag合金杆坯进行多道次拉拔。

4）对拉拔态Cu-Cr-Ag合金线材进行时效；