[发明专利]一种铜铬锆合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜铬锆合金及其制备方法。铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。制备方包括如下步骤：将原料经熔炼，浇铸，锻造，轧制，退火，即得；在真空条件下进行熔炼，先将铜和铜铬10中间合金加热熔化；在保护气氛下，将铜熔炼至完全熔化，之后依次加入铜锆中间合金、镧；浇铸的温度为1350℃±5℃；锻造的初锻温度为900～1000℃，终锻温度为750～850℃。本发明制备工艺可减少铬、锆元素的损耗，控制合金中气体元素含量，制备的铜铬锆合金均匀，具有高强度高导电性能。

技术领域

本发明涉及一种铜铬锆合金及其制备方法。

背景技术

高强度高导电性铜合金是一类新型结构功能材料，具有优良的导电性、导热性和力学性能，广泛地应用于高铁端环导条、接插件、引线框架、焊接材料、结晶器等领域；随着5G技术和信息产业发展，要求产品具有“高热流密度、高功率、稳定性、热响应、超薄”的特性，这就要求高导热、高散热、高导电、高强度等性能同时具备，提出了抗拉强度大于700Mpa、导电率大于70％IACS的要求。而现有材料已不能满足需求，急需开发一种新型高性能的铜合金材料。

研究发现，在铜合金中添加合适量的铬和锆元素，通过熔炼、浇铸、冷(热)变形、固溶、时效热处理等多种工艺方法可以实现以上要求的新型铜合金材料。然而，铜铬锆合金的制备也面临诸多难点：一方面，添加铬含量可以提升合金硬度，但是铬元素在铜中的最大溶解度为0.7％，当加入的铬元素过高时，熔融的铜液变得粘稠，流动性变差，制备工艺(特别是熔炼、浇铸)难度大大增加，且影响添加元素在基体中的均匀性；另一方面，由于Cr、Zr元素均为吸气能力较强的元素，很容易发生氧化反应、烧损，尤其是Zr元素掌握不当可能全都烧损，很难有效添加到铜液中，影响合金的收得率；此外，高温熔体吸气量大，除气困难，保留到固态合金中会成为合金缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中铜铬锆合金的制备中铬元素含量高时制备困难或合金不均匀的缺陷，提供一种铜铬锆合金及其制备方法。本发明制备的铜铬锆合金均匀，具有高强度高导电性能，本发明的制备工艺可减少铬、锆元素的损耗，控制合金中气体元素含量。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种铜铬锆合金，其包括如下质量百分比计的成分：4.6～5.4％铬，0.05～0.12％锆，痕量的镧，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。

本发明中，所述铜铬锆合金中，所述铬的质量百分比较佳地为：4.69～5.35％，例如4.8～5.2％，再例如4.96或5.05％。

本发明中，所述铜铬锆合金中，所述锆的质量百分比较佳地为：0.078～0.117％，例如0.096％、0.097％或0.1％。

本发明中，所述铜铬锆合金中，O元素的质量百分比较佳地为≤7ppm，例如4～7ppm，再例如5或6ppm。

本发明中，所述铜铬锆合金中，N元素的质量百分比较佳地为≤3ppm，例如2～3ppm。

本发明中，所述铜铬锆合金中，C元素的质量百分比较佳地为≤12ppm，例如9～12ppm，再例如10ppm。

本发明中，所述铜铬锆合金中，S元素的质量百分比较佳地为≤20ppm，例如15～20ppm，例如18或19ppm。

在本发明的一个较佳实施方案中，所述铜铬锆合金包括如下质量百分比计的成分：5.05％铬，0.096％锆，余量为铜和不可避免的杂质，总量为100％。较佳地，所述不可避免的杂质包括如下成分：O元素5ppm，N元素2ppm，C元素10ppm，S元素20ppm。