一种铜合金及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种铜合金及制备方法，按质量百分比的组成为：18.2-18.9％的镍、22.5-23.8％的锰、5.7-6.5％的铁、0.03-0.05％的锆、0.3-0.5％的锡、0.5-0.8％的铝、0.001-0.003％的钕、0.02-0.04％的铌、0.05-0.2％的钛及余量的铜。
【专利说明】 一种铜合金及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料领域，特别是指一种铜合金及制备方法。
【背景技术】
[0002]铜及铜合金，由于其具有良好的耐蚀性、导电性、导热性及无磁性等性能，被广泛应用于各种电气工程、发电机、电动机等领域，已经成为现代工业的重要材料之一。
[0003]但普通的铜及铜合金也存在明显的缺陷，就是力学性能不佳。为了克服这一缺陷，现有技术提出在纯铜中加入适量的镍、锰、铁元素形成新型的铜合金，这样的铜合金有着优良的力学性能，并在耐高温方面的性能也表现较好。但现使用的铜镍锰铁合金的组织中晶粒不均匀，在有高的力学性能及高温工作时容易发生组织改变。
[0004]现也有技术提出了一种铜镍锰铁合金，能够解决这类合金中料晶粗细不均匀问题，并能够在高温下保持组织的稳定性，在该技术方案中是采用按质量百分比计算为:19% -21%的镍、20% -22%的锰、4% -5%的铁、0% -1.5%的钛及余量的铜。这样的材料组成生产的铜合金的晶粒均匀方面要好的很多，但为了增加铜合金的强度，加入了金属铁，因为铁与铜之间的融合性差，在组织内部容易出现界层现象，并因为在实际生产中，铁中均含有一定的碳元素，并在钛的作用下以球形石墨状态存在于组织结构内，而这些因素会影响到铜合金的电导率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是对现有铜合金的生产方法提出一改进方案，通过该方案能够克服现铜镍锰合金的内部组织晶体排列不规则的缺陷，在保证现铜锰镍合金的性能前提下降低生产成本。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种铜合金，按质量百分比的组成为:18.2-18.9 %的镍、22.5-23.8 %的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5% 的锡、0.5-0.8% 的铝、0.001-0.003% 的钕、0.02-0.04%的铌、0.05-0.2%的钛及余量的铜。
[0008]一种铜合金制备方法，包括以下步骤:
[0009]I)、按质量百分比准备材料；
[0010]2)、将上述材料在粉末状态下在恒温混料机中无氧混料0.5-1小时；
[0011]3)、将上述材料在真空度不超过0.6kpa的条件下熔炼；
[0012]所述的熔炼步骤是，首先，升温到900-100(TC，维持温度20-30分钟，然后升温到1200-1300°C，保温30-60分钟，然后以不低于5°C /分钟的速度降温至900-1000°C，恒温20-30分钟，再升温至1200-1300°C，保温30-60分钟，在保温过程最后期，向炉体施加一匀速旋转电磁场5分钟然后开始降温，以不超过10°C /分钟匀速降温到800-850°C，然后用90 ± 5 °C恒温水冷却到300 °C后自然冷却。
[0013]所述材料按质量百分比的组成为:18.2-18.9 %的镍、22.5-23.8 %的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5% 的锡、0.5-0.8% 的铝、0.001-0.003% 的钕、
0.02-0.04%的铌、0.05-0.2%的钛及佘量的铜。
[0014]本发明同现有技术相比的有益效果是:
[0015]1、通过使用铌铁合金的方式加入铌后增加了铁和铜之间的融熔界面强度，并且铌的使用使铜合金的晶粒更加细致均匀，同时，在加入锆、锡、铝和钕，使得铜合金不仅在铜合金内形成提高强度的框架，还提高了合金内部组织晶粒排列的更加有序。
[0016]2、本申请通过在熔炼过程中，在1200-1300°C温度保温一定时间后的降温处理，使得合金组织内晶粒的生长受到抑制，这样能够使生长过快的晶粒与其它的晶粒生长速度差减小，在受到旋转磁场作用后，组织内晶粒的排列更加有序，且因为晶粒差的减少，有利于铜合金的组织性能提高。
【具体实施方式】
[0017]以下详细描述本发明的实施例。
[0018]本申请提供一种铜合金，按质量百分比的组成为:18.2-18.9%的镍、22.5-23.8%的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5% 的锡、0.5-0.8% 的铝、0.001-0.003%的钕、0.02-0.04%的铌、0.05-0.2%的钛及余量的铜。
[0019]制备方法为:
[0020]首先按铜合金中各材料的比例来制备铁铌合金、铁锆合金、钕铁合金，铁铌合金、铁锆合金、钕铁合金的制备均为现有技术，在此不进行详细说明，然后加工成粉末，在工业生产中以不大于10立方厘米为基准。
[0021]其次按铜合金中各材料的比例来准备镍粉、锰钛、钛粉，按质量百分比由以下组分组成:18.2-18.9% 的镍、22.5-23.8% 的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5%的锡、0.5-0.8%的铝、0.001-0.003%的钕、0.05-0.2%的钛及余量的铜。在制备过程中，各材料的误差不超过0.3%，否则会影响到铜合金的品质。
[0022]并将先期加工的铁铌合金粉、铁锆合粉及钕铁合金粉末同镍粉、铝粉、锡粉、锰粉及钛粉在恒温混料机中无氧条件下混料0.5-1小时。
[0023]将上述材料在真空度不超过0.6kpa的条件下熔炼；
[0024]所述的熔炼步骤是，首先，升温到900-1000°C，维持温度20-30分钟，然后升温到1200-1300°C，保温30-60分钟，然后以不低于5°C /分钟的速度降温至900-1000°C，恒温20-30分钟，再升温至1200-1300°C，保温30-60分钟，在保温过程最后期，向炉体施加一匀速旋转电磁场5分钟然后开始降温，以不超过10°C /分钟匀速降温到800-850°C，然后用90 ± 5 °C恒温水冷却到300 °C后自然冷却。
[0025]在本申请的各实施例中，有区别的仅是各材料的组成不同，其余的制备工艺均相同，因此，在以下的实施例中，仅列出不同的材料组成，其它的工序不进行重复说明。
[0026]实施例1
[0027]一种铜合金，按质量百分比由以下组分组成:18.2%的镍、22.5%的锰、5.7%的铁、0.03%的锆、0.3%的锡、0.5%的铝、0.001%的钕、0.05%的钛及余量的铜。
[0028]实施例2
[0029]一种铜合金，按质量百分比由以下组分组成:18.9 %的镍、23.8 %的锰、6.5 %的铁、0.05%的锆、0.5%的锡、0.8%的铝、0.003%的钕、0.2%的钛及余量的铜。
[0030]实施例3
[0031]一种铜合金，按质量百分比由以下组分组成:18.5%的镍、23.2%的锰、6.3%的铁、0.035%的锆、0.38%的锡、0.6%的铝、0.0022%的钕、0.15%的钛及佘量的铜。
【权利要求】
1.一种铜合金，其特征在于:按质量百分比的组成为:18.2-18.9%的镍、22.5-23.8%的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5% 的锡、0.5-0.8% 的铝、0.001-0.003%的钕、0.02-0。04%的铌、0.05-0.2%的钛及余量的铜。
2.一种铜合金制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)、按质量百分比准备材料； 2)、将上述材料在粉末状态下在恒温混料机中无氧混料0.5-1小时； 3)、将上述材料在真空度不超过0.6kpa的条件下熔炼； 所述的熔炼步骤是，首先，升温到900-1000°C，维持温度20-30分钟，然后升温到1200-1300°C，保温30-60分钟，然后以不低于5°C /分钟的速度降温至900-1000°C，恒温20-30分钟，再升温至1200-1300°C，保温30-60分钟，在保温过程最后期，向炉体施加一匀速旋转电磁场5分钟然后开始降温，以不超过10°C /分钟匀速降温到800-850°C，然后用90 ± 5 °C恒温水冷却到300 °C后自然冷却。
3.根据权利要求2所述的铜合金制备方法，其特征在于:所述材料按质量百分比的组成为:18.2-18.9% 的镍、22.5-23.8% 的锰、5.7-6.5% 的铁、0.03-0.05% 的锆、0.3-0.5%的锡、0.5-0.8 % 的铝、0.001-0.003 % 的钕、0.02-0.04 % 的铌、0.05-0.2 % 的钛及余量的铜。
【文档编号】C22C30/04GK104328307SQ201410591490
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】王健英 申请人:王健英