專利名稱：一種新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料及其制備辦法，
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，人們生產(chǎn)生活中所使用的機(jī)器設(shè)備越來越精密，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，但其中電器部分絕大多數(shù)采用的材料仍然為銅材，為了滿足設(shè)備精密度，也就對這些關(guān)鍵的電器部分元器件外形加工的精細(xì)程度提出了更高的要求。普通的純銅，雖然有著很好的導(dǎo)電性能，但是其加工性能不佳，不能滿足設(shè)備部件精加工的需要。二次世界大戰(zhàn)后，隨 著碲元素的廣泛應(yīng)用，易切削銅合金開始出現(xiàn)，以C14500銅合金為代表的易切削合金材料出色地解決了高導(dǎo)電率銅材加工難的問題。但是，碲作為一種儲量稀少且受電解銅產(chǎn)量影響巨大的金屬材料，不僅價(jià)格昂貴提高了合金材料的生產(chǎn)成本，而且受電解銅產(chǎn)量影響巨大，嚴(yán)重制約了其使用范圍，只能作為高端的特種銅合金使用(見《C14500鑄錠生產(chǎn)工藝討論》胡霞萍，上海有色金屬，2003，24 (2)，P74-P77)。為了解決市場需求巨大，而高導(dǎo)電易切削銅合金成本高產(chǎn)量低的問題，本發(fā)明提出了一種可以替代C14500碲銅合金材料的新型特種銅合金，其導(dǎo)電率達(dá)到90%以上，切削性道道H63 — 3的80%以上，成本相對C14500降低5000 10000元/噸，適宜大規(guī)模生產(chǎn)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供提供一種高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料及其制備方法。其特點(diǎn)是以工業(yè)純銅為基體，添加適量的Se、P、R (微量的稀土元素)，制備多元銅合金材料，以滿足行業(yè)對高導(dǎo)電易切削銅合金材料的需求。其中合金元素硒與銅在組織結(jié)構(gòu)中形成脆性的半導(dǎo)體材料Cu2Se分布于晶界上，潤滑晶界增加其切削性能。合金元素稀土則進(jìn)一步細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，使合金材料整體性能得到極大提升。根據(jù)國家銅合金牌號標(biāo)準(zhǔn)，確定牌號為QSe0.3,作為C14500締銅合金的換代產(chǎn)品。該銅合金的制備方法包括熔煉，擠壓，清洗，冷加工與退火等加工步驟。具有簡單易行、節(jié)約成本、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為:Se 0.2 0.5R 0.01 0.05P 0.004 0.012Cu 余量R為微量元素鑭或鈰中的一種或二種。新型高導(dǎo)電易切削銅合金材料的制備方法包括以下步驟:
(I)熔煉將純度為99.99 %電解銅余量加入熔煉爐中，在木炭保護(hù)條件下，升溫至1100 1200°C，使熔化成為純銅液，待熔液澄清后，加入硒銅中間合0.2 0.5wt%，升溫至1250 1300°C，保溫15 20min，再加入CuP14中間合金0.004 0.012wt%及微量元素鑭或鈰
0.01 0.05 wt%，保溫15 20min，用水冷澆鑄成錠，得到的鑄錠表面必須光滑，無氣孔，無夾雜，無肉眼可見缺陷；(2)擠壓將上述熔煉的銅合金鑄錠，經(jīng)車削定徑后放入加熱爐中，加熱至850 900°C，保溫0.5 lh，再將鑄錠取出，置入臥式擠壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠壓變形加工，得到各類型材的擠壓坯；(3)清洗將上述擠壓坯置于濃度為10% 20 Wt %的硫酸槽內(nèi)酸洗，洗去表面上的氧化層，該銅合金表面應(yīng)呈淡紅色，類似于普通純銅表面；(4)冷拉加工將上述銅合金材料進(jìn)行冷拉加工，加工率由客戶所指定的冷拉加工狀態(tài)而定，通常情況下分為硬態(tài)、半硬態(tài)兩種；(5)退火與矯直將上述冷拉變形后的型材置于退火爐內(nèi)，于溫度200 300°C退火去應(yīng)力；然后在矯直設(shè)備上進(jìn)行矯直處理，銅合 金材料彎曲度低于lmm/m ；.
(6)包裝入庫按客戶要求進(jìn)行定尺，包裝入庫。所述熔煉爐為中頻爐、半連續(xù)工頻爐或水平連鑄爐中的任一種。所述擠壓加熱為中頻感應(yīng)加熱、電阻絲加熱、燃油加熱或燃?xì)饧訜嶂械娜我环N。性能測試1、化學(xué)成分檢測采用GB/T 5121 (所有部分)對銅及銅合金化學(xué)分析方法2、導(dǎo)電率檢測采用YS/T 478-2005對銅及銅合金導(dǎo)電率渦流檢測方法3、洛氏硬度檢測采用GB/T 23 1_2002對金屬洛氏硬度試驗(yàn)(試驗(yàn)方法)4、抗拉強(qiáng)度、延伸率等檢測采用GB/T 228-2002對金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明硒銅合金材料性能全面優(yōu)于美國ASTM B301M C14500產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，可以替換C14500產(chǎn)品在行業(yè)中的應(yīng)用。2、本發(fā)明采用硒元素，資源豐富，價(jià)格較碲元素低，相比較C14500產(chǎn)品生產(chǎn)成本度幅度降低，產(chǎn)品價(jià)格具有競爭優(yōu)勢，有廣闊的市場應(yīng)用前景。3、我國稀土資源豐富，本發(fā)明開拓了稀土資源利用的新用途。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例1、新型高導(dǎo)易切削硒銅合金材料制備的實(shí)施例如表I所示。2、熔煉鑄錠的化學(xué)成分檢測結(jié)果如表2所示。3、鑄錠經(jīng)熱擠壓、冷拉和退火等工藝加工成Φ 11.5mm棒材(半硬態(tài))的物理性能與機(jī)械加工性能檢測結(jié)果如表3所示。表I新型高導(dǎo)易切削硒銅合金材料的制備
權(quán)利要求
1.一種新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料，其特征在于該硒銅合金材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為: Se 0.2 0.5 R 0.0l 0.05 P 0.004 0.012 Cu 余量 R為微量元素鑭或鈰中的一種或二種。
2.如權(quán)利I所述新型高導(dǎo)電易切削銅合金材料的制備方法，其特征在于該方法包括 以下步驟: (1)熔煉 將純度為99.99 %電解銅余量加入熔煉爐中，在木炭保護(hù)條件下，升溫至1100 1200°C，使熔化成為純銅液，待熔液澄清后，加入硒銅中間合0.2 0.5wt%，升溫至1250 13000C，保溫15 20min，再加入CuP14中間合金0.004 0.012wt%及微量元素鑭或鈰0.01 0.05 wt%，保溫15 20min，用水冷澆鑄成錠，得到的鑄錠表面必須光滑，無氣孔，無夾雜，無肉眼可見缺陷； (2)擠壓 將上述熔煉的銅合 金鑄錠，經(jīng)車削定徑后放入加熱爐中，加熱至850 900°C，保溫0.5 lh，再將鑄錠取出，置入臥式擠壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠壓變形加工，得到各類型材的擠壓坯； (3)清洗 將上述擠壓坯置于濃度為10% 20 wt %的硫酸槽內(nèi)酸洗，洗去表面上的氧化層，該銅合金表面應(yīng)呈淡紅色，類似于普通純銅表面； (4)冷拉加工 將上述銅合金材料進(jìn)行冷拉加工，加工率由客戶所指定的冷拉加工狀態(tài)而定，通常情況下分為硬態(tài)、半硬態(tài)兩種； (5)退火與矯直 將上述冷拉變形后的型材置于退火爐內(nèi)，于溫度200 300°C退火去應(yīng)力；然后在矯直設(shè)備上進(jìn)行矯直處理，銅合金材料彎曲度低于lmm/m ； (6)包裝入庫 按客戶要求進(jìn)行定尺，包裝入庫。
3.如權(quán)利要求2所述新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料，其特征在于熔煉爐為中頻爐、半連續(xù)工頻爐或水平連鑄爐中的任一種。
4.如權(quán)利要求2所述新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金材料，其特征在于擠壓加熱為中頻感應(yīng)加熱、電阻絲加熱、燃油加熱或燃?xì)饧訜嶂械娜我环N。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型高導(dǎo)電易切削硒銅合金及其制備方法，其特點(diǎn)是該銅合金的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)為Se為0.2～0.5，R為0.01～0.05，P為0.004～0.012，Cu余量，R為微量元素鑭(La)或鈰(Ce)中的至少一種或二種。其制備方法包括熔煉，擠壓，清洗，冷加工與退火加工步驟。其加工成的棒線材產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度≥280Mpa，電導(dǎo)率≥88%IACS，切削加工性能≥85%(以HPb63-3為100%相比較)，延伸率≥15%。該銅合金材料具有高強(qiáng)高導(dǎo)易切削等性能，可取代美國牌號C14500產(chǎn)品使用。
文檔編號C22C1/03GK103074515SQ20131005345
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月19日
發(fā)明者侯龍超, 侯仁義, 馮春發(fā) 申請人:四川鑫炬礦業(yè)資源開發(fā)股份有限公司