專利名稱：：銅合金以及由此合金組成的復合材料的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種銅合金以及由此合金組成的復合材料，該銅合金和復合材料用于模具材料、散熱材料、焊接裝置上的電極材料。
背景技術：
：在銅中添加少量Cr,通過加工熱處理后的Cr-Cu合金體現出高強度、高導電率及良好的耐磨性，因此被用于模具材料、散熱材料和運用于高強度、高導電的焊接裝置的電極材料。但是當合金中含Cr量不同時，整個合金的導電率和高溫強度均不同，目前關于此內容還沒有相關研究。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種具有高導電率、高切削性的銅合金。本發(fā)明的另一目的是提供一種由上述合金組成的復合材料。為了達到以上目的，本發(fā)明采用的方案是一種銅合金，用于模具材料、散熱材料和高強度和運用于高導電的焊接裝置的電極材料，該銅合金含有525重量％的Cr，其余為銅。所述的銅合金還含有0.01~1.0重量％的Nb。所述的銅合金還含有0.01~0.3重量％的Si。所述的銅合金還含有0.005~0.3重量％的Mg。所述的銅合金還含有0.005~0.3重量％的Zr。本發(fā)明的另一技術方案為一種銅合金的復合材料，由含有5.025.0重量％的Cr的銅合金構成的芯部與包覆在所述的芯部外周的外周層組成；所述的外周層的材質為無氧銅或與含有0.61.2重量。/。Cr的銅合金；所述的芯部的體積占整個復合材料體積的1/101/3。由于采用了以上的技術方案，本發(fā)明取得了如下優(yōu)點本銅合金材料在高溫下，能保持很高的高溫強度及導電率，如圖9所示，比起氧化鋁彌散銅(將0.3-1.2重量％的非金屬-氧化鋁彌散混合于銅中)，該銅合金材料有著極為顯著鉆孔及切削性。Cr以極細的纖維組織分布在5-25%Cr-Cu(表示為含有525重量％的Cr和余量為銅所組成的銅合金)中，Cr的硬度為HV140,能夠有著很好的切削性。銅合金中添加O.Ol0.3重量％的Nb，以初晶Cr析出為核心，用于彌散及其細化Cr的析出。添加0.01~0.3重量％Si可用于防止Cr氧化的還原劑，2Cr203+3Si_>3Si02+4Cr，通過加工熱處理，獲得高導電率、高強度及良好的耐磨性，可用于模具材料、加熱元件或用于高強度、高導電的焊接機器的合金材料。添加0.03~0.3重量V。Mg，既能起到防止Cr氧化的作用，又能顯著的提高合金的車削性。添加Zr，使母相0.89%Cr-Cu(表示為含有0.89重量％的Cr和余量為銅所組成的銅合金)的強度提高，提高母相的抗拉強度、及耐高溫性。另外，本發(fā)明的銅合金材料通過加工熱處理可以得到以下特性例將含有16重量％的Cr的銅合金進行如下的兩種熱處理，其過程特性如圖8所示，如下為兩種熱處理后最終的參數400'C*1小時熱處理時，參數如下抗拉強度560Mpa延伸15%導電率75%IACS800'C*1小時熱處理時，參數如下抗拉強度500Mpa延伸25%導電率74%IACS上述的數據充分說明此銅合金材料，在高溫下，強度降低地很少。本合金材料可利用在銅合金模具材料、散熱材料(特別是15。/。Cr-Cu擁有高導熱性及低膨脹系數)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明的銅合金材料利用在模具材料上，因有較高的熱傳導性，加快了冷卻凝固時間，縮短了成型時間周期。本發(fā)明銅合金材料用于各種焊接裝置，例焊槍的導電桿、導電嘴。因有顯著的高導電率、高溫強度，在高溫下，能保持很高的焊接精度，從而提高了焊接的效率，同時也能達到設備裝置的輕量化。因此可以運用于機械加工要求比較復雜的各種焊接裝置的銅合金電極材料。另外，由含有5.025.0重量％的Cr的銅合金構成的芯部與包覆在所述的芯部外周的無氧銅或含有0.6~1.2重量％的銅合金組成的復合材料可用于焊接裝置的銅合金電極，例電極帽、導電嘴，其可以節(jié)省10%的電流，提高焊接點數或焊接時間，總體可提高15。/。的效率。附圖1為本發(fā)明的Cr-Cu狀態(tài)圖(偏晶反應)；附圖2為本發(fā)明的Cr-Cu宏觀組織圖(放大125倍)；附圖3為初晶純Cr相組織擴大組織照片；附圖4為初晶純Cr相的又一擴大組織照片；附圖5為含有10重量％的Cr的銅合金在進行熱加工處理后的純Cr分散組織圖(放大80倍)；附圖6為含有10重量％的Cr的銅合金在進行熱加工處理后的復合組織圖；附圖7為含有10重量％的Cr的銅合金在進行冷加工處理后的復合組織圖；附圖8為含有16重量％的Cr的銅合金加工處理后的機械特性圖[橫向為時效溫度(r)、左側縱向為維氏硬度、右側縱向為導電率(單位IACS)；附圖9為含有0.8重量％的氧化鋁的彌散銅、含有14重量％的Cr的銅合金以及含有1重量％的Cr的銅合金的機械特性的比較圖[橫向為加熱溫度(單位■€)、左側縱向為抗拉強度(單位Mpa)、右側縱向為導電率(單位。/。IACS)]附圖10為導電率與熱傳導率的關系示意圖^橫向為導電率[y。IACS、縱向為熱傳導率[TC(W/m.K)]};具體實施例方式本銅合金材料是在Cu中，添加5-25重量％的Cr，根據含Cr量的不同，來降低導電率，提高高溫強度，根據模具材料、散熱材料以及焊接材料用的電極材料的用途來調整Cr的含量。由含有5-25重量％的Cr和余量為Cu組成的銅合金，其鑄造組織有著此合金特有的偏晶反應初相，即純Cr相及母相0.89重量％的Cr-Cu相結合，如圖1所示。具體加工工藝如下溶解鑄造_^900'C熱擠壓一^900C固溶體化熱處理_c冷拉伸^550'C時效處理，其加工工藝較為簡單。在Cr-Cu二元銅合金基體中，Cr的溶解度約為0.89%。屬于是和Nb-Cu系、V-Cu系Pb-Cu合金相同的偏晶(monotectic)反應合金；此合金，在鐵模鑄造后，析出彌散形的初相溶質元素，參照圖l所示的液相圖，圖24所示的鑄造組織圖。Cr在Cu中的溶解度約為0.89%,余留未固溶的Cr以初晶狀態(tài)彌散在銅合金中，例10%Cr-Cu(表示為含有10重量％的Cr和余量為銅所組成的銅合金)合金鑄錠通過加工及熱處理，產生9.11%的純Cr相，及0.89%的Cr固溶銅合金相，二相的纖維態(tài)(復合合金)，參照附圖57所示。此2相銅合金是以Cr:525重量％、余量為Cu以及一些不可避免的雜質元素而形成，Cr又分4.11-24.11重量％的純Cr相和約0.89重量％的Cr-Cu相。純Cr的熔融溫度為1863度，常溫硬度為HV140,再結晶軟化溫度約900度，常溫導電率為13。/。IACS。0.89%Cr-Cu(表示為含有0.89重量％的Cr和余量為銅所組成的銅合金)在常溫下的硬度為HV140,再結晶軟化溫度約為400度，常溫導電率為85%IACS。以上由純Cr和0.89。/。Cr-Cu這2種復合成的材料的導電率為75%，例15%Cr-Cu(表示為含有15重量％的Cr和余量為銅所組成的銅合金)經過加工熱處理的2相合金，常溫硬度HV140，再結晶軟化溫度約900度，幾乎與設想的相同，例25%Cr-Cu時，導電率估計為85%X0.74=63%IACS，如圖10所示。銅合金中添加O.Ol0.3重量％的Nb，以初晶Cr析出為核心，用于彌散及其細化Cr的析出，但超出0.3重量％時，會影響導電率。在上述的由含有5-25重量％的Cr和余量為Cu組成的銅合金中添加0.01~0.3重量％Si用于防止Cr氧化的還原劑，在此銅合金中添加0.030.3重量。/。Mg，既能起到防止Cr氧化的作用，又能顯著的提髙合金的車削性。另外，添加0.005~0.3重量％的Zr,使母相0.89%Cr-Cu的強度提高，提高母相的抗拉強度、及耐高溫性。例如，一種銅合金，其中含有16重量％的Cr，余量為Cn。該銅合金在經過900'C時效處理后抗拉強度為480Mpa,導電率可達到73。/。IACS，其機械特性如圖8所示。另外，由含有5~25重量％的Cr的銅合金材料為芯部和包覆在所述的芯部外周的外周層組成；該外周層的材質為具有高導電性的無氧銅或與含有0.61.2重量。/。Cr的銅合金；所述的芯部的體積占整個復合材料體積的1/10~1/3。該復合材料相比于完全含有5~25%Cr的銅合金材料而言，成本低。此復合材料可用于焊接裝置的電極，例電極帽、導電嘴?？梢怨?jié)省10%的電流，提高焊接點數或焊接時間，總體可為焊接裝置提髙15%的效率。權利要求1、一種銅合金，用于模具材料、散熱材料以及焊接裝置的電極材料，其特征在于該銅合金含有5～25重量％的Cr，其余為銅。2、根據權利要求1所述的銅合金，其特征在于所述的銅合金還含有0.01~1.0重量％的Nb。3、根據權利要求1或2所述的銅合金，其特征在于所述的銅合金還含有0.01~0.3重量％的Si。4、根據權利要求1或2所述的銅合金，其特征在于所述的銅合金還含有0.005~0.3重量％的Mg。5、根據權利要求1或2所述的銅合金，其特征在于所述的銅合金還含有0.005~0.3重量°/。的Zr。6、一種銅合金的復合材料，其特征在于由含有5.025.0重量％的Cr的銅合金構成的芯部與包覆在所述的芯部外周的外周層組成；所述的外周層的材質為無氧銅或與含有0.6~1.2重量％0的銅合金；所述的芯部的體積占整個復合材料體積的1/10~1/3。全文摘要本發(fā)明涉及一種銅合金以及由此合金組成的復合材料，該銅合金用于模具材料、散熱材料和高強度和運用于高導電的焊接裝置的電極材料，它含有5～25重量％的Cr，其余為銅；在銅合金中添加0.01～0.3重量％的Nb或0.01～0.3重量％Si或0.03～0.3重量％Mg，能夠改善此銅合金的其它功能；所述的復合材料由含有5.0～25.0重量％的Cr的銅合金構成的芯部與包覆在所述的芯部外周的外周層組成的復合材料，該外周層的材質為無氧銅或含有0.6～1.2重量％Cr的銅合金組成；芯部的體積占整個復合材料體積的1/10～1/3，該復合材料可以節(jié)省10％的電流，提高焊接點數或焊接時間，總體可提高15％的效率。文檔編號H01B1/02GK101113500SQ200710138689公開日2008年1月30日申請日期2007年7月31日優(yōu)先權日2007年7月31日發(fā)明者松尾有恒申請人:松尾有恒