[发明专利]一种高强高导铜合金管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高导铜合金管及其制备方法，包括Zr、Cr、Nb、Mg、RE及余量铜和不可避免的杂质；制备时按组分含量制得合金铸锭后，依次经均匀化处理、挤压开坯、固溶热处理、拉拔及时效处理，制得壁厚为1.0～16mm的铜管。本发明通过在传统铬锆铜成分基础上，进一步通过添加Nb能细化基体晶粒和析出相Cr的粒径、添加RE(稀土)能够净化晶界和基体，从而提高了合金的韧塑性、降低合金冷变形抗力，使合金管材加工工艺的顺应性得到明显改善，提高了制成品的合格率。

技术领域

本发明属于铜合金管的制备领域，尤其涉及一种高强高导铜合金管及其制备方法。

背景技术

铬锆铜具有高强度、高硬度、高导电性和高导热性，耐磨性能也良好，在经过固溶时效热处理之后，铬锆铜的强度、硬度、导电性以及导热性能均显著提高，可用于焊接以及制作电极材料。目前广泛应用于导电嘴、电焊机、对焊机用电极、电极帽以及其他要求高强、高导的零件。

目前国外出现了用铬锆铜做管材的铜管，该类铬锆铜是指含铬0.5％～1.5％，含锆0.05～0.3％的铜，铜基体随着铬和锆的添加，铜的硬度显著提升，耐磨性能也有所改善，能保证铜管在服役条件下难变形甚至不变形，但是这也导致铬锆铜管材制造工艺难度的提升，由于合金中加入铬和锆使合金的韧塑性下降，在现有的挤压和拉拔技术条件下，常出现铜管环纹和开裂等缺陷，造成铬锆铜管材成品率很低，从而使合金管材的生产成本高居不下。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有高强度和高导电率，且在制备过程中能够有效克服铜管开裂、缺陷和夹杂等问题的铜合金管；

本发明的第二目的是提供该铜合金管的制备方法。

技术方案：本发明高强高导铜合金管，按质量百分数包括：Zr 0.05～0.3wt.％、Cr0.5～1.5wt.％、Nb 0.08～0.10wt.％、Mg 0.03～0.06wt.％、RE 0.01～0.05wt.％及余量铜和不可避免的杂质。

本发明通过将Zr、Cr、Nb、Mg、RE和Cu进行合金化及成分优化，进而制备的铜合金管导电率≥47MS/m，硬度≥80HRB；其中，添加Zr，能与铜形成金属间化合物弥散析出后提高合金的热强行，同时Zr能促进主强化元素Cr弥散分布；添加Cr，能够能提高合金强度、耐磨性及抗氧化性；添加Nb，能够与金属中的氧形成氧化物提高合金强度并优先形成形核细化晶粒；添加Mg，能够对合金液实施脱氧，同时形成氧化膜提高合金耐热性和降低合金气体含量；添加RE，能够与金属中残留的杂质元素Pb、Bi等形成金属间化合物对合金晶界和基体实施净化提高合金的导电性能，同时RE能促使主强化元素Cr的析出物钝化，提高合金的韧塑性；Cu作为基体保证了合金的基本传导特性。

进一步说，本发明的铜管壁厚可为1.0～16mm。杂质元素中Al≤0.05wt.％、Si≤0.1wt.％、P≤0.1wt.％及Pb≤0.05wt.％。

本发明制备高强高导铜合金管的方法，包括如下步骤：

(1)熔炼：按组分含量将纯铜块或电解铜在1150～1250℃条件下真空熔炼后，升温至1300～1350℃，加入铬反应静置3～5min并通入保护气体后，加入锆和铌反应静置3～5min，再加入镁和稀土反应静置8～12min，浇铸制得铸坯；

(2)均匀化处理：将上述制备的铸坯在氮气气氛、950～970℃条件下保温2～3h并进行水冷；

(3)挤压开坯：将上述均匀化处理后的铸锭表面处理后，在速度0.1～1m/min、挤压比12～16条件下进行挤压开坯，制得管坯；

(4)固溶热处理：将管坯在940～960℃条件下保温反应1～2h并进行水冷；

(5)拉拔：将上述固溶热处理后的管坯进行表面处理后，依次进行拉拔直至管壁达到厚度要求；