一种磁电器件用导电铜合金及制备方法
【专利摘要】本发明属于金属材料领域，具体涉及一种磁电器件用导电铜合金及制备方法。本发明提供磁电器件用导电铜合金，该合金薄带材料具有高的导电率。本发明还提供磁电器件用导电铜合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为：Sm0.03-0.05%，Nd0.01-0.03%，Fe0.01-0.03%，Sb0.04-0.06%，Be0.03-0.06%，其余为Cu。
【专利说明】一种磁电器件用导电铜合金及制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于金属材料领域，具体涉及一种磁电器件用导电铜合金及制备方法。
【背景技术】
[0002]CN201110354310.X本发明涉及一种高导电率铍铜合金的制备方法，该方法是将低铍合金与铜铌复合材料一起进行熔炼，而后铸造成锭，再经热加工，大加工率冷加工，固溶处理，精轧或产品拉拔和时效处理后得到高导电率铍铜合金。该发明通过在高导电率的低铍合金中加入弥散分布的铜铌复合材料，后经过一次热加工和多次大加工率的冷加工后，均匀弥散分布的铌粒子在低铍合金中形成有序的复合结构，极大的提高了低铍合金的强度和硬度，且对低铍合金的导电率影响不大。但是材料导电率偏低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供磁电器件用导电铜合金，该合金薄带材料具有高的导电率。
[0004]本发明的另一目的是提供磁电器件用导电铜合金制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。
[0005]本发明技术方案如下:
一种磁电器件用导电铜合金，其特征在于，各成分的重量百分含量为:Sm 0.03-0.05%,`Nd 0.01-0.03%, Fe 0.01-0.03%, Sb 0.04-0.06%, Be 0.03-0.06%，其余为 Cu。
[0006]一种磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
O首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入,纯度均大于99.9% ；
2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5~8X KT2Pa后开始加热，合金加热至1280-1310°C后，保温15-25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉后，将熔融液态合金浇入铸型中；
3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留15-20分钟后取出，取出后在3-5分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110-120°C，保温20-30分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860-890°C，然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为20-35°C，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，食盐10%，其余水；淬火后再放入加热炉中，在350-400°C保温5_7小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。
[0007]步骤2)中铸型通过以下方法制作:各成份按重量百分比蒙脱石1_3%，水玻璃3-6%，硼酸1_2%，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120-130°C炉中硬化20-30分钟取出，冷却至室温。[0008]所述水玻璃采用钠水玻璃，钠水玻璃波美度Be 44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钾质量百分含量为14.0-17.0%，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0%，其余为水。
[0009]所述蒙脱石的化学式为(Al2，Mg3) Si4O10OH2.ηΗ20,莫来石砂的化学式为3A1203.2Si02，蒙脱石粉粉粒尺寸为3-5微米，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。
[0010]步骤3)中合金棒的直径为10-15mm，长度100_150mm。
[0011]步骤3)中热态塑性变形的变形率为10-15%。
[0012]本发明的有益效果:
本发明材料中Sm、Nd、Be、Sb可细化晶粒改善材料的塑性提高冷热加工性能，同时提高材料强度，本发明合金中添加的Sm、Nd元素，起脱氧、除去低熔点杂质元素作用，提高材料的导电性能。Sb元素还可配合400热处理，增强沉淀强化的程度。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于:该合金制备工艺简便，过程简单，生产的合金具有良好的性能，非常便于工业化生产。采用浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热温度为110-120°C，保温20-30分钟后取出。然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860-890°C，塑性变形的变形率为10-15%。然后在高温下取出进行淬火。淬火液的温度为20-35°C。淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%， 硝酸钾20%，食盐10%，其余水。然后放入加热炉中，在350-400°C保温5-7小时，所得产品具有优异导电性能、良好的机械性能和细晶形成能力。
[0014]本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外本发明合金采用快速冷却、低温深冷、热处理和合金化结合的方式，既有效降低合金中的相尺寸，保证化学成分的均匀分布，保证了合金的导电性能，也保证了合金的力学性能。本发明导电铜合金可以应用于磁电器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例一制备的材料组织图。
[0016]由图1可见，本发明制备的组织均匀致密。
[0017]【具体实施方式】:
以下各实施例中所用原料均如下:
水玻璃采用钠水玻璃，波美度Be 44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钾质量百分含量为14.0-17.0%，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0%，其余为水。
[0018]蒙脱石的化学式为(Al2，Mg3) Si4O10OH2.ηΗ20,蒙脱石粉粉粒尺寸为3_5微米。
[0019]莫来石砂的化学式为3A1203.2Si02，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。
[0020]实施例一:
本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为:Sm 0.03%, Nd 0.01%, Fe0.01%, Sb 0.04%, Be 0.03%，其余为 Cu。
[0021]本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤:
O首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入,纯度均大于99.9% ；
2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5X 10_2Pa后开始加热，合金加热至1280°C后，保温15分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，然后将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作:各成份按重量百分比蒙脱石1%，水玻璃3%，硼酸1%，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120°C炉中硬化20分钟取出，冷却至室温；
3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留15分钟后取出，取出后在3分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为10mm，长度IOOmm ;浇注时型腔内的温度为-170~-180°C，浇注完成10分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110°C，保温20分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860°C，热态塑性变形的变形率为10% ;然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为20°C，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，食盐10%，其余水；淬火后再放入加热炉中，在350°C保温5小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。
[0022]实施例二:
本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为:Sm 0.05%, Nd 0.03%, Fe0.03%, Sb 0.06%, Be 0.06%，其余为 Cu。
[0023]本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤:
O首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入,纯度均大于99.9% ；
2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到8X10_2Pa后开始加热，合金加热至1310°C后，保温25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作:各成份按重量百分比蒙脱石3%，水玻璃6%，硼 酸2%，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于130°C炉中硬化30分钟取出，冷却至室温；
3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留20分钟后取出，取出后在5分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为15_，长度150_ ;浇注时型腔内的温度为-170~-180°C，浇注完成20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至120°C，保温30分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在890°C，热态塑性变形的变形率为15% ;然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为35°C，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，食盐10%，其余水；淬火后再放入加热炉中，在400°C保温7小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。
[0024]实施例三:
本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为:Sm 0.04%, Nd 0.04%, Fe0.02%, Sb 0.05%, Be 0.04%，其余为 Cu。
[0025]本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法，包括以下步骤:
O首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入,纯度均大于99.9% ；
2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到6X10_2Pa后开始加热，合金加热至1300°C后，保温20分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉，主要目的是在大气下避免合金液体受到氧化，将熔融液态合金浇入铸型中；铸型通过以下方法制作:各成份按重量百分比蒙脱石2%，水玻璃4%，硼酸1.5%，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于125°C炉中硬化25分钟取出，冷却至室温；
3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留17分钟后取出，取出后在4分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；合金棒的直径为12mm，长度130mm ;浇注时型腔内的温度为-170~-180°C，浇注完成15分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至115°C，保温25分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在870°C，热态塑性变形的变形率为13% ;然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为30°C，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，食盐10%，其余水；淬火后再放入加热炉中，在380°C保温6小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。
[0026]实施例四:(成份配比不在本发明设计方案内)
本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为:Sm 0.02%, Nd 0.005%, Fe0.005%, Sb 0.03%, Be 0.02%，其余为 Cu。
[0027]本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法步骤同实施例一。
[0028]实施例五:(成份配比不在本发明设计方案内)
本发明磁电器件用导电铜合金，各成分的重量百分含量为:Sm 0.06%, Nd 0.04%, Fe
0.04%, Sb 0.07%, Be 0.07%，其余为 Cu。
[0029]本发明磁电器件用导电铜合金的制备方法步骤同实施例一。
[0030]表一
【权利要求】
1.一种磁电器件用导电铜合金，其特征是:各成分的重量百分含量为:Sm0.03-0.05%, Nd 0.01-0.03%, Fe 0.01-0.03%, Sb 0.04-0.06%, Be 0.03-0.06%，其余为 Cu。
2.权利要求1所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:包括以下步骤: O首先按照上述成分进行配料，原料Sm、Nd、Fe、Sb、Be、Cu以纯物质形式加入,纯度均大于99.9% ； 2)然后将原料放入石墨坩埚，再将坩埚放入感应炉，然后抽真空，当感应电炉中真空度达到5~8X KT2Pa后开始加热，合金加热至1280-1310°C后，保温15-25分钟后停止送电和抽真空；待感应炉内压力达到大气压后，将炉门打开，在坩埚表面撒木炭粉后，将熔融液态合金浇入铸型中； 3)浇注前铸型先放入充满液氮的容器，停留15-20分钟后取出，取出后在3-5分钟内将步骤2)熔融液态合金浇入铸型的型腔，得到合金棒；浇注完成10-20分钟后，将合金棒从铸型中取出放入箱式电阻炉中加热，加热至110-120°C，保温20-30分钟后取出；然后将合金棒进行热态塑性变形，热态塑性变形温度在860-890°C，然后在高温下取出进行淬火处理，淬火液温度为20-35°C，淬火液中各成份重量百分比为硝酸钠15%，亚硝酸钠20%，硝酸钾20%，食盐10%，其余水；淬火后再放入加热炉中，在350-400°C保温5_7小时，随炉冷却至室温，即得到磁电器件用导电铜合金。
3.根据权利要求2所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:步骤2)中铸型通过以下方法制作:各成份按重量百分比蒙脱石1_3%，水玻璃3-6%，硼酸1_2%，其余为莫来石砂粒进行配料，通过人工撞实方法将铸型做好后，置于120-130°C炉中硬化20-30分钟取出，冷却至室温。
4.根据权利要求3所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:所述水玻璃采用钠水玻璃，钠水玻璃波美度Be 44.0-46.0，模数2.7-2.9，氧化钾质量百分含量为14.0-17.0%，二氧化硅质量百分含量为28.0-31.0%，其余为水。
5.根据权利要求3所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:所述蒙脱石的化学式为(Al2，Mg3) Si4O10OH2.ηΗ20,莫来石砂的化学式为3A1203.2Si02,蒙脱石粉粉粒尺寸为3-5微米，莫来石砂粒尺寸为200-250微米。
6.根据权利要求2所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:步骤3)中合金棒的直径为10-15mm,长度100_150臟。
7.根据权利要求2所述磁电器件用导电铜合金的制备方法，其特征是:步骤3)中热态塑性变形的变形率为10-15%。
【文档编号】C22F1/08GK103773990SQ201410076218
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】赵浩峰, 王玲, 陶诏灵, 郑泽昌, 潘子云, 谢艳春, 何晓蕾, 徐小雪, 王贺强, 邱奕婷, 陆阳平, 赵佳玉, 王冰, 宋超 申请人:南京信息工程大学