[发明专利]一种高强度高导电性能Cu-Ag合金的制备方法

摘要

本发明公开了属于铜合金材料制备技术领域的一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，具体通过固液双相凝固结合半固态铸造技术，在铸态组织中形成大量Ag的过饱和固溶体，并且细化铸态显微组织，进而结合多向高温低温锻造+组合时效工艺，改善合金时效析出相的分布，获得一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金Φ10‑Φ100mm的大规格制品，该合金的屈服强度可达600‑1100MPa，电导率可达75‑100％IACS(国际退火铜标准)。 1

主权项

1.一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，其特征在于，所述高强度高导电性能Cu‑Ag合金为Cu‑Ag二元合金，其主要成分为：Cu元素为70‑98wt％，Ag元素为2‑30wt％；具体工艺步骤包括：

(1)固液双相凝固及半固态铸造：以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末为原料，按照主要成分：纯铜锭为65‑97wt％，纯铜粉末为1‑5wt％，纯银锭为2‑30wt％，其中所述的纯铜粉末的颗粒直径为0.05‑100μm，并且经过还原处理去除其表面氧化物；首先，将纯铜锭和纯银锭混合后加热至1050‑1200℃，使其熔化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面并且将纯铜粉末加入合金熔体；随后采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌1‑5min，同时将合金熔体温度降低至900‑1100℃并且保温10min，使合金熔体迅速部分凝固并且形成半固态混合组织，随后进行浇注成形，上述半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的模具中制备成铸锭，以50‑100℃/min的速度冷却至室温；

(2)多向高温锻造：将合金铸锭加热至700‑720℃，保温1h，将铸锭沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量20‑40％，随后将锻坯空冷至室温；

(3)低温锻造+组合时效包括步骤：

3.1将高温锻造的锻坯加热至500℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量10‑30％，随后将锻坯空冷至室温；

3.2将锻坯加热至400℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量10‑30％，随后将锻坯空冷至室温；

3.3将锻坯加热至300℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量10‑30％，随后将锻坯空冷至室温；获得的合金屈服强度达600‑1100MPa，电导率达75‑100％IACS。

2.一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，其特征在于，制备Cu‑12Ag合金的具体步骤如下：

(1)固液双相凝固及半固态铸造：以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末为原料，其成分组成包括纯铜锭为86wt％、纯铜粉末为2wt％和纯银锭为12wt％；其中所述的纯铜粉末的颗粒直径为0.5μm，并且经过还原处理去除其表面氧化物；首先，将纯铜锭和纯银锭混合后加热至1100℃使其熔化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面并且将纯铜粉末加入合金熔体；随后采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至880℃并且保温10min，使合金熔体迅速部分凝固并且形成半固态混合组织，随后进行浇注成形；上述半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的模具中制备成铸锭，以80℃/min的速度冷却至室温；

(2)多向高温锻造：将合金铸锭加热至710℃，保温1h，将铸锭沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

(3)低温锻造+组合时效：首先，将高温锻造的锻坯加热至500℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

其次，将锻坯加热至400℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

再次，将锻坯加热至300℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

经过检测得到屈服强度800MPa，抗拉强度970MPa，电导率78％IACS的高强度高导电性能Cu‑12Ag合金。

3.一种高强度高导电性能Cu‑Ag合金的制备方法，其特征在于，制备Cu‑24Ag合金的具体步骤如下：

(1)固液双相凝固及半固态铸造：以纯铜锭、纯银锭、纯铜粉末为原料，按照主要成分：纯铜锭为73wt％，纯铜粉末为3wt％，纯银锭为24wt％，其中所述的纯铜粉末的颗粒直径为6μm，并且经过还原处理去除其表面氧化物；首先，将纯铜锭和纯银锭混合后加热至1080℃使其熔化成合金熔体，保温10min后，采用氩气保护熔体液面并且将纯铜粉末加入合金熔体；随后采用机械搅拌方式对合金熔体充分搅拌3min，同时将合金熔体温度降低至900℃并且保温10min，使合金熔体迅速部分凝固并且形成半固态混合组织，随后进行浇注成形；上述半固态混合组织的熔体浇注到采用循环水冷却的模具中制备成铸锭，以50‑100℃/min的速度冷却至室温；

(2)多向高温锻造：将合金铸锭加热至720℃，保温1h，将铸锭沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量40％，随后将锻坯空冷至室温；

(3)低温锻造+组合时效：首先，将高温锻造的锻坯加热至500℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

其次，将锻坯加热至400℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量30％，随后将锻坯空冷至室温；

再次，将锻坯加热至300℃，保温1h，沿着纵向、横向及轴向三个正交方向分别进行锻造成形，每个方向上的锻造压下量20％，随后将锻坯空冷至室温；

经过检测得到屈服强度890MPa，抗拉强度1102MPa，电导率78％IACS的高强度高导电性能Cu‑24Ag合金。