[其他]一种高导电率电极用铜合金

说明书

本发明涉及一种高导电率并具有较高软化温度 的铜基合金，它特别适于作轻合金点、缝焊电极材 料。

目前通用的、适于作轻合金点、缝焊电极的材 料，属于国际标准IS 05182-1978(E)中规定的Al 组合金，它们的成分与性能见于表1。

表1A1组合金材料的成分和性能

其中含镉0.7～1.3％的镉铜合金，导电率与导热 率均较高。同时该合金的硬度随冷作加工变形面明 显增大，国内外厂家普遍用作轻合金、特别是铝合 金点、缝焊电极材料。

随着镉钢合金在工业上的广泛使用，近年来关 于它在冶炼和使用过程中对人体有害的报道逐渐增 多。七十年代在日本发生的震惊世界的“骨痛病” 事件就是镉及其化合物对人体有害的一个明证。按 英国专利G B2123032(1983.7.27)的说法，现在至 少已有一个国家限制了对它的使用，并且这种限制 还有进一步扩展的趋势。为此，寻求镉铜替代物的 任务便提到了人们的议事日程上。美国奥林公司 (Olin Corporation)1976年4月推出了一种号称 强度、导电率均优的铜合金(U S 4049426)，但其 导电率仅达83％I A C S；英国B I C C国营有限 公司(BICC Public Limitod Company)1982年 为替代镉铜而研制了一种新的合金系列(G B21230 32)，但因其所达到的导电率仅75％I A C S，故只 能在开关元件、导电弹簧、接插件等应用领域替代 镉铜合金，未能用作轻合金点、缝焊的电极材料； 日本佳友轻金属工业公司则采取在钝铜、铬铜和铬 锆铜等的基体上，用挤压加真空扩散的办法，在工 作端加工出带有铝或铝合金扩散层的电极来(J P 58-163586)，它具有使用寿命长和不易发生熔粘现 象的优点，据称特别适宜于作为焊接铝材的点焊电 极，但其工艺复杂，电极制作成本高，而且导电率 的提高也不明显。

本发明的任务是提供一种新的铜基合金，用作 轻合金的点、缝焊电极材料，以替代对人体键康有 害的镉铜合金，其硬度不低于目前通用的镉铜合金， 而导电率、软化温度和抗熔粘性则显著优于镧铜合 金。

该项任务是这样解决的——

我们根据多元少量合金化的原则，通过试验对 合金成分进行了筛选，发现在铜基体中加入适量的 锆、铌、镁、稀土(镧+铈)元素，经锻造、热锻、 充分固溶、激冷和冷作硬化后，即可获得具有良好 综合性能的铜基合金。

锆和铌是合金的强化元素。锆能有效地提高合 金的再结晶温度，铌能促进铸态合金晶粒细化，提 高合金性能。适当选择二者的使用量，即可在强化 合金的同时，使材料电导率的降低尽可能减小。镁 和稀土(镧+铈)元素的加入既可以与熔炼过程中 产生的有害杂质形成化合物而被排除出合金，同时 微量稀土元素还能与合金中的杂质元素形成化合物， 从而起到了强化合金的作用，并使材料的抗熔粘性 能得到改善。

本发明合金中各元素所占重量百分比分别为： 锆0.01～0.25％、铌0.06～0.15％、镁0.02～2.07％、 稀土(镧+铈)0.02～0.06％。

为取得所需的物理性能，采用了如下冷、热加 工处理——

将铸造合金加热到850～900℃并保温1.5～2小 时后进行热锻；固溶处理950～980℃保温1.5～2小 时，使锆、铌在基体中充分固溶；在介质中激冷， 保证最佳固溶状态固定下来；最后进行变形量达60 ～70％的冷加工，以使合金内部的位错密度增大、 互相缠绕，从而阻碍位错的攀移和晶界的迁移，并 使未固溶的锆、铌微小颗粒聚集于位错线附近，使 合金加工组织稳定，电导率、再结晶温度、软化温 度与抗熔粘性得到改善。

根据本发明配比与处理工艺方法所获得的铜合 金具有以下性能：

导电率     90～97％IAC S

硬  度     60～72HR B

软化温度   400～500℃

由于本发明合金的导电率可与镉铜相比拟，硬 度、软化温度高于镉铜，同时具有良好的抗熔粘性。 不但能替代镉铜作轻金属特别是铝合金点、缝焊用 电极材料，而且使用寿命长。表2列举了在同一焊 机上，采用同一焊接规范时本发明合金与镉铜电极 点焊寿命试验结果。本发明合金修磨间隔焊点数远 大于镉铜。

实施例1

合金成分及所占重量百分比分别为：

余为铜。