[发明专利]一种高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强高导稀土铜合金Cu‑Cr‑Zr‑Y及其制备方法，其制备方法，包括如下步骤：步骤(1)：将纯铜、铬原料、锆原料和钇原料置于中频感应熔炼炉中，在大气环境下进行熔炼，熔炼后得到稀土铜铬锆合金铸锭；步骤(2)：将所述稀土铜铬锆合金铸锭进行固溶处理，得到稀土铜铬锆合金坯料；步骤(3)对所述稀土铜铬锆合金坯料进行轧制和时效的交替处理，即制备得到高强高导稀土铜合金Cu‑Cr‑Zr‑Y。高强高导稀土铜合金Cu‑Cr‑Zr‑Y采用上述方法制备得到。本发明制备的稀土铜合金性能优越，抗拉强度超过700MPa，相对电导率高于80％IACS，可以满足行业对高强高导铜合金性能要求，满足高性能尖端技术需求；同时制备与加工工艺流程还有利于工业化大规模生产高强高导铜铬锆合金。

技术领域

本发明涉及稀土铜合金技术领域。具体地说是一种高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y及其制备方法。

背景技术

铜及铜合金因其具有良好的导电、导热以及高强度和良好的塑性，被广泛应用于大规模集成电路引线框架和高速轨道接触线。随着我国电子工业以及高速铁路的快速发展，对铜合金的使用性能提出了更高的要求，工程上一直希望能够获得各向同性、抗拉强度超过600MPa，同时相对电导率大于80％ICSA，可满足规模化生产的铜合金。日本早已开发出采用非真空生产技术生产铜铬锆合金的方法，已成功开发出几种高强高导铜铬锆系引线框架材料，并已形成了产业化规模。目前，日本采用非真空生产技术生产的铜铬锆合金中，具有代表性的有OMCL-1及NK120，其中，OMCL-1合金的抗拉强度和导电率分别为592MPa，82.7％IACS；NK120合金的抗拉强度和导电率分别为580MPa，80％IACS。而国内铜铬锆合金的生产应用及实际服役性能仍与国际高强高导铜铬锆系铜合金存在较大差距。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y及其制备方法，以解决普通铜铬锆合金高强度与高导电性难以共存的问题，提供一种可以满足高性能尖端技术需求的高强高导铜合金以及有利于工业化大规模生产高强高导铜铬锆合金的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将纯铜、铬原料、锆原料和钇原料置于中频感应熔炼炉中，在大气环境下进行熔炼，熔炼后得到稀土铜铬锆合金铸锭；

步骤(2)：将所述稀土铜铬锆合金铸锭进行固溶处理，得到稀土铜铬锆合金坯料；

步骤(3)对所述稀土铜铬锆合金坯料进行轧制和时效的交替处理，即制备得到高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y。

上述高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y的制备方法，在所述高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y中，铬元素与锆元素的质量百分数分别为0.55wt％和0.18wt％，钇的质量百分数为0.15wt％。经多次试验发现，随着铬、锆元素质量百分数的增加，合金力学性能明显上升，但溶质原子(铬原子、锆原子)对于合金电学性能具有一定程度的损害，而在本发明中将稀土铜合金中铬元素和锆元素的质量百分数分别控制在0.55wt％和0.18wt％，可以保证所制备的高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y在具有较好力学性能的前提下，同时具有较好的电学性能。经多次试验发现，当稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y中稀土Y质量分数为0.15wt％时，合金的晶粒组织由细小均匀的等轴晶粒组成，且合金在此时力学性能较好。

上述高强高导稀土铜合金Cu-Cr-Zr-Y的制备方法，在步骤(1)中，纯铜的纯度大于或等于99.95wt％，铬原料为铜铬中间合金，锆原料为铜锆中间合金，钇原料为铜钇中间合金。本发明中选择中间合金作为铬原料、锆原料和钇原料，而不使用金属单质的原因在于：金属单质成本高且烧损率大，中间合金的成本更低，三种中间合金杂质含量均可忽略不计；另外，加入中间合金可以使合金中各元素更容易在熔体中分散均匀。