一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料及制備方法，該材料具有較高的導(dǎo)電率。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料中各成分的重量百分含量為：Ce0.01-0.05%，Cd0.1-0.4%，P0.02-0.05%，F(xiàn)e0.02-0.05%，Ca0.03-0.06%，其余為Cu。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料及制備方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，以及該材料的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
CN00110138.2號(hào)申請(qǐng)涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅合金，該銅合金由鈦碳化硅彌散強(qiáng)化相和銅組成，鈦碳化硅體積分?jǐn)?shù)在0.005-0.05。采其用物理機(jī)械方法使鈦碳化硅均勻、細(xì)小的彌散分布在銅基體上，采用熱壓或熱等靜壓方法，在750°C -1OOO0C, 20-100MPa的條件下燒結(jié)0.5-2小時(shí)；或用熱擠壓方法；在850°C _950°C擠壓成型。但得到的材料塑性較低。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種鐵磁元素釓改性的高塑性導(dǎo)電銅材料，該材料具有較高的塑性。
[0004]本發(fā)明的另一目的是提供上述鐵磁元素釓改性的高塑性導(dǎo)電銅材料制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，其特征在于，各成分的重量百分含量為:Ce0.01-0.05%, Cd 0.1-0.4%, P 0.02-0.05%, Fe 0.02-0.05%, Ca 0.03-0.06%，其余為 Cu。
[0006]一種鐵磁元素 釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
O首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Ce、Cd、Fe、Ca、Cu以純物質(zhì)形式加入,純度均大于99.9% ；P以銅磷中間合金的形式加入，其中P的重量百分?jǐn)?shù)為13-15% ；
2)然后將原料放入石墨坩堝，再將坩堝放入感應(yīng)爐，然后抽真空，當(dāng)感應(yīng)電爐中真空度達(dá)到5-8X KT2Pa后開(kāi)始加熱，合金加熱至1280-1310°C后，保溫15-25分鐘后停止送電和抽真空；待感應(yīng)爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)，在坩堝表面撒木炭粉后，將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中；
3)澆注前鑄型先放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留15-20分鐘后取出，取出后4-8分鐘內(nèi)將步驟2)的熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金條；澆注完成10-20分鐘后，將合金條從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱,加熱至830-900°C，保溫20-30分鐘；再進(jìn)行淬火處理，淬火液溫度為20-35°C，淬火液中各成份重量百分比為氯化鋅11-16%，氫氧化鈉10-12%，其余為水；淬火后再放入加熱爐中，在400-440°C保溫5-7小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，即得到導(dǎo)電銅材料。
[0007]步驟2)中鑄型通過(guò)以下方法制作:各成份按重量百分比水玻璃3-4%，高嶺石粉3-4%，石墨粉1-2%，其余為石英砂粒進(jìn)行配料，通過(guò)人工撞實(shí)方法將鑄型做好后，置于120-130°C爐中硬化20-30分鐘取出，冷卻至室溫。
[0008]所述水玻璃采用鉀水玻璃，鉀水玻璃波美度0.50-0.52，模數(shù)2.2-2.5，二氧化硅質(zhì)量百分含量為29.2-31%，氧化鈉質(zhì)量百分含量為10.2-12%，其余為水。
[0009]所述高嶺石粉的化學(xué)式為Al4[Si401Q].(OH)8 ;石英砂的成分為Al203l-3%，F(xiàn)e2O30.2-0.5%，其余為SiO2 ;高嶺石粉的粉粒尺寸為3-5微米；石英砂粒為200-250微米。[0010]步驟3)中合金條的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為150-200mm、80-100mm、15-20mm。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明合金通過(guò)添加Ce、Gd元素，起脫氧、脫氫、脫硫及除去低熔點(diǎn)雜質(zhì)元素作用，以提高材料的導(dǎo)電性能。Ce、Gd、Ca元素的加入可細(xì)化晶粒，改善材料的塑性，提高冷熱加工性能，同時(shí)提高材料強(qiáng)度；P元素還可配合熱處理，增強(qiáng)沉淀強(qiáng)化的程度。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的材料具有優(yōu)異導(dǎo)電性能、良好的塑性。本發(fā)明制備過(guò)程中，沒(méi)有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；另外合金經(jīng)過(guò)較為快速冷卻，保證了合金成分、組織和性能的均勻性，因此也就保證了合金的質(zhì)量。
[0013]本發(fā)明鑄型做好后，置于120_130°C爐中硬化20-30分鐘取出。待硬化的鑄型達(dá)到室溫后，再將鑄型放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留15-20分鐘。然后取出，在4-8分鐘內(nèi)將熔融合金澆入鑄型的型腔，得到合金條。本發(fā)明的材料采用這種快速冷卻、低溫深冷、熱處理和合金化結(jié)合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保證材料中化學(xué)成分的均勻分布，也保證了合金的導(dǎo)電性能，同時(shí)保證了材料的力學(xué)性能。
[0014]該合金制備工藝簡(jiǎn)便，過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的合金具有良好的性能，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明導(dǎo)電銅材料可以應(yīng)用于信息、通訊等領(lǐng)域。
[0015]本發(fā)明的鐵磁元素釓改性的高塑性導(dǎo)電銅材料性能見(jiàn)表一。
[0016]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制備的材料組織圖。
[0017]由圖1可見(jiàn)，本發(fā)明制備的組織均勻致密。
`[0018]【具體實(shí)施方式】:
以下實(shí)施例中所用原料均如下:
水玻璃采用鉀水玻璃，鉀水玻璃波美度0.50-0.52，模數(shù)2.2-2.5，二氧化硅質(zhì)量百分含量為29.2-31%，氧化鈉質(zhì)量百分含量為10.2-12%，其余為水。
[0019]高嶺石粉的化學(xué)式為Al4[Si401(l].(OH)8 ;高嶺石粉的粉粒尺寸為3-5微米。
[0020]石英砂的成分為Al203l-3%，F(xiàn)e2O3 0.2-0.5%，其余為SiO2 ;石英砂粒為200-250微米。
[0021]實(shí)施例一:
本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，各成分的重量百分含量為:Ce 0.01%, Cd 0.1%，P 0.02%, Fe 0.02%, Ca 0.03%，其余為 Cu。
[0022]本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，包括以下步驟:
O首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Ce、Cd、Fe、Ca、Cu以純物質(zhì)形式加入,純度均大于99.9% ；P以銅磷中間合金的形式加入，其中P的重量百分?jǐn)?shù)為13% ；
2)然后將原料放入石墨坩堝，再將坩堝放入感應(yīng)爐，然后抽真空，當(dāng)感應(yīng)電爐中真空度達(dá)到5X 10_2Pa后開(kāi)始加熱，合金加熱至1280°C后，保溫15分鐘后停止送電和抽真空；待感應(yīng)爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)，在坩堝表面撒木炭粉，目的是在大氣下避免合金液體受到氧化，然后將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中；鑄型通過(guò)以下方法制作:各成份按重量百分比水玻璃3%，高嶺石粉3%，石墨粉1%，其余為石英砂粒進(jìn)行配料，通過(guò)人工撞實(shí)方法將鑄型做好后，置于120°C爐中硬化20分鐘取出，冷卻至室溫；
3)澆注前鑄型先放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留15分鐘后取出，取出后4分鐘內(nèi)將步驟2)的熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金條，合金條的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為150mm、80mm、15mm ;澆注時(shí)型腔內(nèi)的溫度為-175~_165°C，澆注完成10分鐘后，將合金條從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱，加熱至830°C，保溫20分鐘；再進(jìn)行淬火處理，淬火液溫度為20°C，淬火液中各成份重量百分比為氯化鋅11%，氫氧化鈉10%，其余為水；淬火后再放入加熱爐中，在400°C保溫5小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，即得到導(dǎo)電銅材料。
[0023]實(shí)施例二:
本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，各成分的重量百分含量為:Ce 0.05%, Cd 0.4%，P 0.05%, Fe 0.05%, Ca 0.06%，其余為 Cu。
[0024]本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，包括以下步驟:
O首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Ce、Cd、Fe、Ca、Cu以純物質(zhì)形式加入,純度均大于99.9% ；P以銅磷中間合金的形式加入，其中P的重量百分?jǐn)?shù)為15% ；
2)然后將原料放入石墨坩堝，再將坩堝放入感應(yīng)爐，然后抽真空，當(dāng)感應(yīng)電爐中真空度達(dá)到8X10_2Pa后開(kāi)始加熱，合金加熱至1310°C后，保溫25分鐘后停止送電和抽真空；待感應(yīng)爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)，在坩堝表面撒木炭粉，目的是在大氣下避免合金液體受到氧化，然后將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中；鑄型通過(guò)以下方法制作:各成份按重量百分比水玻璃4%，高嶺石粉4%，石墨粉2%，其余為石英砂粒進(jìn)行配料，通過(guò)人工撞實(shí)方法將鑄型做好后，置于130°C爐中硬化30分鐘取出，冷卻至室溫；
3)澆注前鑄型先放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留20分鐘后取出，取出后8分鐘內(nèi)將步驟
2)的熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金條，合金條的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為200mm、100mm,20mm ;澆注時(shí)型腔內(nèi)的溫度為-175~_165°C，澆注完成20分鐘后，將合金條從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱，加熱至900°C，保溫30分鐘；再進(jìn)行淬火處理，淬火液溫度為35°C,淬火液中各成份重量百分比為氯化鋅16%,氫氧化鈉12%,其余為水；淬火后再放入加熱爐中，在440°C保溫7小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，即得到導(dǎo)電銅材料。
`[0025]實(shí)施例三:
本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，各成分的重量百分含量為:Ce 0.03%, Cd 0.3%，P 0.04%, Fe 0.04%, Ca 0.05%，其余為 Cu。
[0026]本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，包括以下步驟:
O首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Ce、Cd、Fe、Ca、Cu以純物質(zhì)形式加入,純度均大于
99.9% ；P以銅磷中間合金的形式加入，其中P的重量百分?jǐn)?shù)為14% ；
2)然后將原料放入石墨坩堝，再將坩堝放入感應(yīng)爐，然后抽真空，當(dāng)感應(yīng)電爐中真空度達(dá)到7X 10_2Pa后開(kāi)始加熱，合金加熱至1300°C后，保溫20分鐘后停止送電和抽真空；待感應(yīng)爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)，在坩堝表面撒木炭粉，目的是在大氣下避免合金液體受到氧化，然后將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中；鑄型通過(guò)以下方法制作:各成份按重量百分比水玻璃3.5%，高嶺石粉3.5%，石墨粉1.5%，其余為石英砂粒進(jìn)行配料，通過(guò)人工撞實(shí)方法將鑄型做好后，置于125°C爐中硬化25分鐘取出，冷卻至室溫；
3)澆注前鑄型先放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留18分鐘后取出，取出后6分鐘內(nèi)將步驟2)的熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金條，合金條的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為175mm、90mm、17mm ;澆注時(shí)型腔內(nèi)的溫度為-175~_165°C，澆注完成15分鐘后，將合金條從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱，加熱至870°C，保溫25分鐘；再進(jìn)行淬火處理，淬火液溫度為30°C，淬火液中各成份重量百分比為氯化鋅15%，氫氧化鈉11%，其余為水；淬火后再放入加熱爐中，在420°C保溫6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，即得到導(dǎo)電銅材料。
[0027]實(shí)施例四:(成份配比不在本發(fā)明設(shè)計(jì)方案內(nèi))
本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，各成分的重量百分含量為:Ce 0.005%, Cd
0.06%, P 0.01%, Fe 0.01%, Ca 0.02%，其余為 Cu。
[0028]本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備步驟同實(shí)施例一。
[0029]實(shí)施例五:(成份配比不在本發(fā)明設(shè)計(jì)方案內(nèi))
本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，各成分的重量百分含量為:Ce 0.06% , Cd
0.6%, P 0.06%, Fe 0.07%, Ca 0.07%，其余為 Cu。
[0030]本發(fā)明鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備步驟同實(shí)施例一。
[0031]表一
【權(quán)利要求】
1.一種鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料，其特征是:各成分的重量百分含量為:Ce0.01-0.05%, Cd 0.1-0.4%, P 0.02-0.05%, Fe 0.02-0.05%, Ca 0.03-0.06%，其余為 Cu。
2.權(quán)利要求1所述鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征是:包括以下步驟: O首先按照上述成分進(jìn)行配料，原料Ce、Cd、Fe、Ca、Cu以純物質(zhì)形式加入,純度均大于99.9% ；P以銅磷中間合金的形式加入，其中P的重量百分?jǐn)?shù)為13-15% ； 2)然后將原料放入石墨坩堝，再將坩堝放入感應(yīng)爐，然后抽真空，當(dāng)感應(yīng)電爐中真空度達(dá)到5-8X KT2Pa后開(kāi)始加熱，合金加熱至1280-1310°C后，保溫15-25分鐘后停止送電和抽真空；待感應(yīng)爐內(nèi)壓力達(dá)到大氣壓后，將爐門(mén)打開(kāi)，在坩堝表面撒木炭粉后，將熔融液態(tài)合金澆入鑄型中； 3)澆注前鑄型先放入充滿(mǎn)液氮的容器，停留15-20分鐘后取出，取出后4-8分鐘內(nèi)將步驟2)的熔融液態(tài)合金澆入鑄型的型腔，得到合金條；澆注完成10-20分鐘后，將合金條從鑄型中取出放入箱式電阻爐中加熱,加熱至830-900°C，保溫20-30分鐘；再進(jìn)行淬火處理，淬火液溫度為20-35°C，淬火液中各成份重量百分比為氯化鋅11-16%，氫氧化鈉10-12%，其余為水；淬火后再放入加熱爐中，在400-440°C保溫5-7小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，即得到導(dǎo)電銅材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征是:步驟2)中鑄型通過(guò)以下方法制作:各成份按重量百分比水玻璃3-4%，高嶺石粉3-4%，石墨粉1_2%，其余為石英砂粒進(jìn)行配料，通過(guò)人工撞實(shí)方法將鑄型做好后，置于120-130°C爐中硬化20-30分鐘取出，冷卻至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征是:所述水玻璃采用鉀水玻璃，鉀水玻璃波美度0.50-0.52，模數(shù)2.2-2.5，二氧化硅質(zhì)量百分含量為29.2-31%，氧化鈉質(zhì)量百分含量為10.2-12%，其余為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征是:所述高嶺石粉的化學(xué)式為Al4[Si401Q].(OH)8 ;石英砂的成分為Al2O3 1-3%,Fe2O3 0.2-0.5%，其余為SiO2 ;高嶺石粉的粉粒尺寸為3-5微米；石英砂粒為200-250微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述鐵磁元素釓改性的導(dǎo)電銅材料的制備方法，其特征是:步驟3)中合金條的長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為150-200mm、80-100mm、15-20mm。
【文檔編號(hào)】C22C1/02GK103773989SQ201410076174
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】王玲, 趙浩峰, 張?zhí)? 鄭澤昌, 龔國(guó)慶, 潘子云, 曹燕子, 王易秋, 徐小雪, 何曉蕾, 陸陽(yáng)平, 邱奕婷, 宋超, 王冰, 趙佳玉 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)