专利名称：一种高耐磨铜基材料的制作方法
技术领域：
本发明属于铜基合金。
背景技术：
当前直流电机换向器的换向片广泛采用银铜合金，虽然银铜合金具有优良的导电性能，但由于银铜合金(含Ag0.15～0.30％)的开始软化温度较低(≤300℃)，在制备电机换向器时，换向片与热固树脂的高温烘压粘接过程中将导致银铜合金的抗张强度和硬度显著降低，使软化的银铜合金换向片的耐磨性及电机换向器的使用寿命下降。而其他如用铬青铜(含Cr0.4～0.8％)、锆青铜(含Zr0.2～0.5％)和Cu-Cr-Zr合金(含Cr≥0.34％和Zr≥0.15％)作为换向器的换向片，虽然具有较高的抗张强度和硬度，耐磨性也较高，但都存在电阻率偏高，在电流作用下产生焦尔热使电机换向器换向恶化，甚至危及电机安全运行。
发明内容
本发明是要提供一种具有较高耐磨性和抗张强度、导电性能优良、热稳定性较高，且原料来源丰富、加工方便的铜基材料。
本发明提供的铜基材料含有(按重量)0.12～0.29％Cr、0.04～0.10％Zr、0.02～0.07％Si、0.005～0.03％Ce、余Cu。
本发明的铜基材料以工业纯铜、铬铜和锆铜中间合金、工业纯硅和富铈混合稀土为基本原料。将上述原料按成分配料于工频炉中熔化，以水平连铸方法制成棒(卷)坯。棒(卷)坯均匀化退火、固溶处理和酸洗后经冷拉加工，制成线材，最后在保护性气氛中进行时效处理。
本发明材料通过固溶处理后的冷加工形变，导致位错等微观缺陷密度逐渐提高。通过合适的时效处理，富溶质原子簇在位错等微观缺陷处发生聚集、析出大量极细小弥散分布的CrCu2(ZrSi)相颗粒和富Cr沉淀相，从而导致合金的硬度、强度、导电性、耐磨性和热稳定性能(软化温度)均获得显著的提高。少量合金元素硅阻碍沉淀相的不连续脱溶过程，降低了不连续的薄膜状沉淀相(Cu4Zr)沿晶界析出的几率，改善了材料性能的均匀性。微量富铈混合稀土元素细化晶粒，提高材料的塑性、韧性和强度；并提高了沉淀相颗粒的形核几率，改善了材料的冷、热加工性能。
具体实施例方式
实施例材料成分含有(按重量)0.19％Cr、0.06％Zr、0.03％Si、0.01％Ce、余Cu。按材料成分配料将工业纯铜、铬铜和锆铜中间合金、工业纯硅和富铈混合稀土于工频炉中熔化，以水平连铸方法制成棒(卷)坯。棒(卷)坯均匀化退火、固溶处理和酸洗后经冷拉加工，制成线材，最后在保护性气氛中进行时效处理。
表1示出了本发明材料的室温(20℃)力学、电学性能与银铜合金(含Ag0.30％)比较表1材料 抗张强度屈服强度延伸率弹性模量硬度导电率σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(％)E(GPa) HB ％IACS本发明材料 420-470 340-380 9-12 116-118 120-140 92.6-95.3银铜合金(硬 380 330 7116 108 95态)从表1可见，本发明材料的性能优于银铜合金。
本发明材料与常用银铜合金(含Ag0.30％)相比，还具有如下优点1.耐磨性高。本发明材料具有较高的耐磨性能。在滑动磨损(滑动速度14米/秒，施加载荷20牛顿)条件下，无电流作用时，本发明材料的磨损率为1.1×10-3毫克/米，低于银铜合金的磨损率1.6×10-3毫克/米；在30安培电流作用时，本发明材料的磨损率为8.7×10-3毫克/米，低于银铜合金的磨损率4.1×10-2毫克/米。
2.热稳定性高。本发明材料的再结晶温度为520℃，高于银铜合金的再结晶温度(360℃)。
3.原料来源丰富，产品原料成本与银铜合金相比可降低12％。
本发明的铜基材料可用来制造交流电机换向器的换向片，也可用来制造电机整流子梯排及接触导线。
权利要求
1.一种高耐磨铜基材料，其特征是含有(按重量)0.12～0.29％Cr、0.04～0.10％Zr、0.02～0.07％Si、0.005～0.03％Ce、余Cu。
2. 根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征是含有(按重量)0.19％Cr、0.06％Zr、0.03％Si、0.01％Ce、余Cu。
全文摘要
本发明是一种铜基合金,这种材料含(重量):0.12～0.29%Cr、0.04～0.10%Zr、0.02～0.07%Si、0.005～0.03%Ce、余Cu。它具有良好的耐磨性、导电性,较高的抗张强度和韧性,热稳定性高,加工性能好,与树脂粘接性能良好。可用来制造直流电机换向器的换向片,也可制造电机整流子梯排及接触导线。
文档编号C22C9/00GK1344812SQ01126089
公开日2002年4月17日 申请日期2001年8月21日 优先权日2001年8月21日
发明者涂江平, 潘颐, 杨积锡, 杨有志 申请人:浙江大学