專利名稱：稀土銅鐵合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于稀土銅鐵合金及其制造方法的發(fā)明，屬于銅合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
銅及銅合金已經(jīng)在各行各業(yè)，特別是電子、電工等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。銅的導(dǎo)電性、伸長性好，但是抗拉強(qiáng)度低、硬度低、耐磨性差。為了克服銅材的上述不足，已經(jīng)研制出多種多樣的銅合金。銅鐵合金與銅相比，具有抗拉強(qiáng)度高、硬度高的優(yōu)點，但是伸長性、導(dǎo)電性不理想，易出現(xiàn)鐵粒子單獨(dú)析出，呈現(xiàn)粗大晶粒，并顯出鐵磁性，因此在應(yīng)用中受到很多限制。近年來，稀土金屬元素用于合金冶煉取得良好效果。由于鐵元素的特殊性，在含鐵合金中，特別是銅鐵合金中，國內(nèi)外尚未見到摻入稀土金屬元素制造合金的成功技術(shù)(參見日本公開特許JP59-129745及1991年第12卷第四期《稀土》雜志所載洪瀾的論文“稀土在銅及銅合金中的作用”)。
本發(fā)明的目的在于提供一種銅鐵合金及其制造方法。
本發(fā)明提供的稀土銅鐵合金，含有微量的稀土元素，例如鑭、鈰。稀土金屬元素在該合金中可占0.005-0.007%(重量百分比，以下同)。鐵的含量最好在2.5-3.0%，此外還可以加入鋅0.1-0.3%，錫0.01-0.03%，除少量其他雜質(zhì)以外，其余為銅。
本發(fā)明提供的稀土銅鐵合金制造方法，包括下列工藝過程a、熔化電解銅;
b、摻鐵;
c、摻鋅等其他金屬;
d、摻入稀土金屬;
e、精煉;
f、出爐成型。
上述工藝與一般加工銅鐵合金工藝基本相同，所不同的是1、在步驟b中，不是直接摻入鐵粉熔化，而是預(yù)先將電解銅、鐵粉熔化制成銅鐵中間合金，再將此中間合金按所需比例加入熔化的電解銅中進(jìn)行摻鐵。制造銅鐵中間合金可以采取以下方法，先將電解銅熔化(爐溫1250℃-1300℃)，再加入10-15%的純鐵粉，升溫到1400℃左右，均勻攪拌，出爐澆鑄成型，制成銅鐵中間合金。
2、在步驟c和e之間，增加步驟d摻入稀土金屬。例如，摻入稀土金屬鑭(la)和鈰(ce)，可將鑭鈰混合稀土分割為適當(dāng)?shù)男K體，插入到熔化的銅鐵混合液中，均勻攪拌、熔化。
下面結(jié)合具體實例加以介紹。一種采用上述方法制造的稀土銅鐵合金，采用以下配比鐵2.50%，錫0.015%，鋅0.23%，鑭和鈰0.0063%，鉍0.002%，鉛0.015%，其余為銅。將此合金軋制成板材，切割為4×400×1200mm樣板，與同規(guī)格的銅鐵合金板進(jìn)行對比檢測，結(jié)果如下檢測項目 稀土銅鐵合金 銅鐵合金抗拉強(qiáng)度 432.5 393.3N/mm伸長率(%) 4.23 3.0維氏硬度 134 131稀土銅鐵合金與銅鐵合金相比較，抗拉強(qiáng)度提高9.97%、伸長率提高41%、硬度提高2.3%，稀土銅鐵合金的機(jī)械性能明顯優(yōu)于銅鐵合金。
利用金相顯微鏡對稀土銅鐵合金與銅鐵合金對比觀測(兩個試樣是在相同熔煉、鑄造條件下制成的)，可以看到，稀土銅鐵合金的晶粒度為4-5級，而不加稀土的銅鐵合金晶粒為3級，稀土銅鐵合金的晶粒明顯細(xì)化、變小，晶粒數(shù)量增多;在稀土銅鐵合金中基體為α相結(jié)構(gòu)，在晶粒邊界上有少量的鐵粒子和稀土銅粒子分布均勻;而在不加稀土的銅鐵合金中基體也為α相結(jié)構(gòu)，在晶粒邊界上有分布不均勻的塊狀鐵粒子，晶粒粗大。稀土加入后對合金起到細(xì)化晶粒的作用，而晶粒的細(xì)化促使鐵相在合金基體中分布均勻，大大減少鐵粒子的單獨(dú)析出，避免了合金顯出鐵磁性并可以比一般銅鐵合金提高導(dǎo)電率4.5%。
本發(fā)明所提供的稀土銅鐵合金與一般銅鐵合金相比，具有以下優(yōu)點1、機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度提高9.97%，伸長率提高41%，維氏硬度提高2.3%，耐磨性好。
2、在合金中晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)化、變小，晶粒顯著增加，鐵相在基體中分布均勻，大大減少鐵粒子的單獨(dú)析出，避免顯出鐵磁性。
3、有效地提高了導(dǎo)電率，可比一般銅鐵合金提高4.5%。
4、在合金加工成材的退火過程中，可以有效地抑制晶粒長大的速度，從而保持合金的良好機(jī)械、電氣性能。這一點對加工稀土銅鐵合金板非常有利。
本發(fā)明所提供的稀土銅鐵合金的制造方法具有以下優(yōu)點1、與一般銅合金冶煉工藝、設(shè)備基本相同，無需增加設(shè)備投資，即可實施。
2、工藝操作簡單，便于掌握。
3、便于控制合金中各種成份的有效含量，并避免出現(xiàn)銅合金制造中易產(chǎn)生的鑄錠表面氣孔嚴(yán)重等現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種銅鐵合金，其特征在于在該合金中含有微量的稀土金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土銅鐵合金，其特征在于所含的稀土金屬占合金的0.005-0.007%(重量百分比)。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土銅鐵合金，其特征在于所含的稀土金屬鑭和鈰。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土銅鐵合金，其特征在于所含有的鐵占合金的2.5-3.0%，鋅占0.1-0.3%，錫占0.01-0.03%。
5.一種稀土銅鐵合金的制造方法，包括下列工藝步驟a、熔化電解銅;b、摻鐵;c、摻鋅等其他金屬;e、精煉;f、出爐成型。其特征在于，在步驟b中，預(yù)先將電解銅和鐵粉熔化制成銅鐵中間合金，再將此中間合金按所需比例加入熔化的電解銅中進(jìn)行摻鐵;在步驟c和步驟e之間，增加步驟d摻入稀土金屬。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于在步驟b中先將電解銅熔化(爐溫1250-1300℃)，再加入10-15%的純鐵粉，升溫到1400℃左右，均勻攪拌，出爐澆鑄成型，制成銅鐵中間合金。
7.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于在步驟d中摻入的稀土金屬是鑭和鈰，將鑭鈰混和稀土分割為適當(dāng)?shù)男K體，插入到熔化的銅鐵混合液中，均勻攪拌、熔化。
全文摘要
一種稀土銅鐵合金及其制造方法，可在現(xiàn)有的銅合金制造工藝、設(shè)備的基礎(chǔ)上，制造出稀土銅鐵合金，比一般銅鐵合金抗拉強(qiáng)度高，硬度大，伸長性好，導(dǎo)電率高，有效地克服了銅鐵合金易出現(xiàn)鐵粒子單獨(dú)析出、呈現(xiàn)粗大晶粒結(jié)構(gòu)、并顯出鐵磁性的不足。
文檔編號C22C9/00GK1080962SQ93104899
公開日1994年1月19日 申請日期1993年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月12日
發(fā)明者夏桂芳, 王芝群, 劉洪程, 陳冬明, 于宏彬 申請人:海安縣銅材廠