[发明专利]一种高强高导Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材及其制备方法

权利要求书

1.一种高强高导Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材，其特征在于，所述合金线材的成分包括Cu、Cr、Fe、Mg、P元素及不可避免的杂质，其中，Cu是合金基体，其他成分所占质量比例如下：

Cr 0.25～0.35％；

Fe 0.05～0.1％；

Mg 0.05～0.1％；

P 0.03～0.06％；

不可避免的杂质的总质量占比低于0.05％。

2.根据权利要求1所述的一种高强高导Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材，其特征在于，所述各成分所占质量比例如下：

Cr 0.30％；

Fe 0.06％；

Mg 0.1％；

P 0.039％；

不可避免的杂质的总质量占比低于0.03％，余量为Cu；且Mg/Fe原子比为2:1，(Mg+Fe)/P原子比为2.5:1。

3.根据权利要求1或2所述的高强高导Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材的制备方法，其特征在于，包括熔炼—连续铸造—连续挤压—拉拔—时效处理—多道次拉拔—时效处理—电化学表面氧化的步骤，具体如下：

(1)熔炼：先在熔化炉中熔化纯铜，待纯铜熔化完毕后，依次加入纯铁、铜铬中间合金、纯镁和铜磷中间合金，保温，再转移至保温炉中，得到合金熔体；

(2)连续铸造：用陶瓷材质结晶器对保温炉内的合金熔体进行连续铸造，控制熔体温度为1250±5℃，拉拔速度为12～16mm/s，节距为2～3.5mm/次，停止时间为0.5～0.8s/次，水压为0.3～0.5Mpa，水套进水温度30±2℃，连续制备圆柱形的杆材，杆材直径范围为7～10mm，得到圆形杆坯；

(3)连续挤压、拉拔及时效处理：对圆形杆坯进行连续挤压加工，使圆形杆坯的直径为9～14mm，然后进行多道次拉拔变形，拉拔至圆形杆坯的直径为6～10mm，接着直接进行时效处理，处理温度为500-550℃，时效时间为0.5-1h，采用25-60℃的水进行淬火，然后，进行165℃温度下120h的长时间时效，再进行多道次拉拔，至圆形杆坯的直径为3～5mm，进行第三次时效处理，处理温度为450℃，时效时间为4h，得到铜合金基材；

(4)电化学表面氧化：在交流电的作用下，对铜合金基材进行电化学氧化处理，处理工序为脱脂→一次水洗→电化学氧化→二次水洗→烘干，其中，电化学氧化处理的参数为：选用浓度为5％～10％的NaOH溶液，控制温度为60℃，电流密度为3～4A/dm²，电流频率为70～100Hz，氧化时间为5～15分钟，电化学氧化处理后用室温水进行二次水洗，最后在60℃的环境中进行烘干，即得铜合金线材。

4.根据权利要求3所述的一种Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体操作为：采用感应熔炼的方法在熔化炉中熔化纯铜，炉衬材料使用高稳定性的MgO材料，纯铜熔化完毕后，覆盖以120mm的石墨鳞片以隔绝空气，熔炼温度达到1300℃时，依次加入纯铁、铜铬中间合金、纯镁和铜磷中间合金，保温20min，转移至保温炉，得到合金熔体。

5.根据权利要求3所述的一种Cu-Cr-Fe-Mg-P合金线材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中先对保温炉内的合金熔体进行炉前成分分析，符合要求后再进行连续铸造。

6.根据权利要求1或2及3所述的一种Cu-Cr-Fe-Mg-P合金及线材的制备方法，其特征在于，当Cr含量为0.30％及以上时，连续铸造的工艺需相互配合以获得更大的冷却速率，即拉拔速度14mm/s以下，节距2.5mm/次以下，停止时间0.7s/次以上；当Cr元素含量低于0.30％时，连续铸造的工艺参数需配合以获得更高的生产效率，即拉拔速度14mm/s以上，节距2.5mm/次以上，停止时间0.7s/次以下，在这种成分和工艺参数配合下，才能在铸造过程中获得足够的Cr原子过饱和度，以省去时效强化铜合金常规制备过程中的固溶淬火工艺。