专利名称：一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种合金材料的铸造方法，尤其涉及一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法。
背景技术：
难混溶合金是一类存在液相分离特性的合金，已知的难混溶合金有500多种。由于该类合金中两相密度差通常较大，制备过程中往往造成严重的重力偏析，限制了该类合金的开发和应用。如果通过适当的方法使少数相弥散分布，许多难混溶合金所表现出来的特殊的物理性能、力学性能将使其具有良好的应用前景。铜铬合金(如CuCr25)就是难混溶合金的一个典型代表。由于铜铬合金具有强度和硬度高、导热性和导电性好以及抗腐蚀性强的优点，可广泛应用于制备电阻电极、电动工具转向器、电工开关以及电动机集电环等要求高强高导的产品，尤其是大功率真空开关中更是显示出广阔的应用前景。研究表明，在铜铬触头材料中单独添加或者复合添加元素硒、碲，都会提高铜铬合金材料的机械强度和硬度，强化合金组织中的铬相，改善触头电气耐压和开断性能。然而向铜铬触头材料中添加其他元素的组元，即第三组元时，所添加的第三组元必须以均勻分散的方式分布于合金中，如果添加的元素组元分布得不均勻，就会导致合金中铬依附团聚的添加元素长大，形成铬相的偏析，从而导致铜铬合金性能的下降。为了使得添加的第三组元均勻分散，目前普遍采用粉末冶金法。粉末冶金法是按一定比例，将一定粒度的铜粉、铬粉和第三组元粉末在保护气氛下充分混合、压制成形，并在保护气氛下烧结。粉末冶金法比较简单，合金成分易于控制，但铬粒子之间的尺寸和间距过大，组织均勻性较低，且该方法制备的触头材料中氧和氮含量过高，降低了触头的电流分断能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有用于电触头的铜铬合金的制备方法的不足，提供一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，即采用真空熔铸和水冷模冷却的方法制造铜铬合金材料，以达到制备的合金材料组织致密、晶粒细小均勻、气体含量低、电导率高的目的。本发明的技术方案
一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，即首先将全部的Me与铜按一定比例熔炼成的中间合金、再将Me与铜熔炼成的中间合金、铬及余量的铜在真空感应炉中熔化成合金液相， 然后经过充氩、保压、搅拌、精炼，最后在水冷模中浇铸成CuCr25Me合金铸坯；
所述的CuCr25Me合金铸坯中所含各元素的量按重量百分比计算，其组成如下 铬25%
Me0.5-2%
铜73-74. 5%其中所述的Me为硒(Se)、碲(Te)中的任一种。上述的一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，具体包括如下工艺步骤
(1)、首先将全部的Me与部分的铜熔炼成中间合金，即得到Me与铜熔炼成的中间合
所述的铜和Me熔炼成的中间合金中，所用的铜和Se配比量，按重量百分比配比计算即铜Se 为 40 60% 40 60% ；
(2)、将铬、余量的铜和步骤(1)所得的Me与铜熔炼成的中间合金加入真空感应炉，然后真空感应炉抽真空达到炉内真空度小于IX ICT1Pa,并加热炉内温度到1600 — 1800°C ；
(3)、待所有炉内金属完全熔化后，向真空感应炉中充入氩气并保持炉内压力为10-50kPa ；
(4)、将熔炼成的合金熔液注入水冷模以铸成铸坯，在浇铸过程中该水冷模的四周始终通入循环冷却水，使浇铸温度保持在1350 - 1550°C，浇铸完成后，最终得本发明的一种 CuCr25Me合金铸坯。上述所得一种CuCr25Me合金铸坯材料的电导率可达30 (Ms/m)，氧及氮的含量可分别控制在300和50ppm之下，合金中铬颗粒大小在6 — 15微米。本发明的有益效果
本发明所述的CuCr25Me合金铸坯的制备方法应用真空熔铸法制造铜铬合金，采用高真空和惰性气体氩保护熔炼和浇铸合金，使铜铬合金中的气体含量得到了很好的控制，特别是大大降低了氧的含量，从而提高了材料的电传导性能和电流分断能力，其电导率提高了 30%以上。此外，本发明的CuCr25Me合金铸坯，由于在铜铬合金中添加了元素硒、碲，提高了 CuCr25Me合金铸坯的机械强度和硬度，强化合金组织中的铬相，改善触头电气耐压和开断性能。同时本发明采用了水冷模对浇铸合金加速冷却，因此可以使合金熔液保持一定的凝固速度，不会出现大范围的铬的偏析，从而使得高温时液态合金中各组元的均勻混合状态保持到冷却后的固态，其中铬颗粒更加细小，分布更加均勻，采用本发明制备的CuCr25Me 合金铸坯中铬颗粒大小在6-15微米，因此制备的触头材料组织致密，性能得到了较大的改
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具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。实施例1
一种CuCr25Se合金铸坯材料，其中所含各元素的量按重量百分比计算，其组成如下 铬25%
Se0. 5%
铜74. 5%ο上述的一种CuCr25Se合金铸坯材料的制备方法，具体包括如下工艺步骤 (1)、首先将全部的Se与铜熔炼成中间合金，即得到Me与铜熔炼成中间合金；
所述的铜和Se熔炼成中间合金中，所用的铜和Se配比量，按重量百分比配比计算即铜Se 为 1 :1 ；
(2)、将铬、余量的铜和步骤(1)所得的Se与铜熔炼成的中间合金加入真空感应炉，然后真空感应炉抽真空达到炉内真空度小于IX KT1Pa,并加热炉内温度到1800°C ；
(3)、待所有炉内金属完全熔化后，向真空感应炉中充入惰性气体氩气，并且保持炉内压力为5OkPa ；
(4)、将熔炼成的合金熔液注入水冷模，在浇铸过程中该水冷模四周的冷却水通道中始终通入循环冷却水，使浇铸温度保持在1550°C，最终得一种CuCr25Se合金铸坯材料。上述所得的CuCr25Se合金铸坯通过定量金相测量，其中铬颗粒大小在6_15微米。 上述所得的CuCr25Se合金铸坯，经测试其物理及机械性能见表1。
权利要求
1.一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，其特征在于首先将全部的Me与铜按一定比例熔炼成的中间合金、再将Me与铜熔炼成的中间合金、铬及余量的铜在真空感应炉中熔化成合金液相，然后经过充氩、保压、搅拌、精炼，最后在水冷模中浇铸成CuCr25Me合金铸坯；所述的CuCr25Me合金铸坯中所含各元素的量按重量百分比计算，即铬25%Me0.5-2%铜73-74. 5%其中所述的Me为硒、碲中的任一种。
2.如权利要求1所述的一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，其特征在于所述的全部的Me与铜按一定比例熔炼成的中间合金中所用的铜和Se配比量，按重量百分比配比计算即铜Se为40 60% 40 60%。
3.如权利要求2所述的CuCr25Me合金铸坯的制备方法，其特征在于所述的全部的Me 与铜按一定比例熔炼成的中间合金中，所用的铜和Se配比量，按重量百分比配比计算即铜Se优选为40 50% 50 60%。
4.如权利要求1、2或3所述的一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤(1)、首先将全部的Me与部分的铜，按照一定的比例熔炼成中间合金，即得到Me与铜熔炼成中间合金；(2)、将铬、余量的铜和步骤(1)所得的Me与铜熔炼成的中间合金加入真空感应炉，然后真空感应炉抽真空达到炉内真空度小于IX ICT1Pa,并加热炉内温度到1600 — 1800°C ；(3)、待所有炉内金属完全熔化后，向真空感应炉中充入氩气并保持炉内压力为10-50kPa ；(4)、将熔炼成的合金熔液注入水冷模以铸成铸坯，在浇铸过程中该水冷模的四周始终通入循环冷却水，使浇铸温度保持在1350 - 1550°C，浇铸完成后最终得本发明的一种 CuCr25Me合金铸坯。
5.如权利要求4所述的一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法所得的一种CuCr25Me 合金铸坯，其特征在于所述的CuCr25Me合金铸坯中所含各元素的量按重量百分比计算其组成如下铬25%Me0.5-2%铜73-74. 5%其中所述的Me为硒、碲中的任一种。
全文摘要
一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法，即首先将全部的Me与铜按一定比例熔炼成的中间合金、再将Me与铜熔炼成的中间合金、铬及余量的铜在真空感应炉中熔化成合金液相，然后经过充氩、保压、搅拌、精炼，最后在水冷模中浇铸成铸坯即得CuCr25Me合金铸坯。所述的CuCr25Me合金铸坯中各元素按重量百分比计算含25％的铬、0.5－2％的Me、73-74.5%的铜。最终所得的CuCr25Me合金铸坯材料的电导率可达30(Ms/m)，氧及氮的含量可分别控制在300和50ppm之下，合金中铬颗粒大小在6－15微米，即具有组织致密、晶粒细小均匀、气体含量低、电导率高的优点。
文档编号B22D27/04GK102286673SQ20111024932
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者何代华, 刘平, 刘新宽, 李伟, 陈小红, 马凤仓 申请人:上海理工大学