專利名稱：無鉛易切削高導電率的鈣銅材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無鉛易切削高導電率(IACS%——85 93% )的鈣銅材料。
背景技術：
精密導電器體件不但要求有較高的導電性，由于形狀復雜，還要求精密的尺寸、光潔的表面。制造這些精密導電器件的材料大部分要切削加工，因此要求材料既有高的導電率還要有良好的切削加工性能。目前，國內外采用的材料主要有碲銅C14500、QTe0.5.等材料。碲對銅的導電率及熱導率的影響很小，由于碲以彌散獨立相Cu2Te存在于銅中使切屑易斷，提高銅的可切削性能，但是碲銅只能在加工狀態使用，不能退火處理，因為退火(600°C 左右)時Cu2Te會沿晶界析出，使材料變脆，另外碲使銅的可焊性能惡化，不容易采用氧乙炔和電阻焊。

發明內容
本發明針對現有技術的上述不足，提供一種既具有良好的導電率和良好的切削加工性能，而且可以退火處理且可焊性能好的無鉛易切削高導電率的鈣銅材料。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為一種無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，該材料的重量百分比組成為Ca 0. 1 1.0%、鑭鈰合金0.01 0. 1%、Pb < 0.01%，余量為銅和總量不大于0.06%的雜質(不可避免的雜質)，且滿足Cu+Ca > 99. 90% (即銅和鈣重量百分比之和> 99. 90% )、Cu+Ca+鑭鈰合金> 99. 94% (即銅、鈣和鑭鈰合金重量百分比之和> 99. 94% )0本發明的鈣銅材料其重量百分比組成優選方案之一是Ca 0. 15 0. 85%、鑭鈰合金0. 01 0. 08%、Pb < 0. 01 %，余量為銅和總量不大于0. 06%的雜質，且滿足Cu+Ca > 99. 90%、Cu+Ca+鑭鈰合金> 99. 94%。本發明的鈣銅材料更優選的重量百分比組成是Ca 0.2 0.6%、鑭鈰合金 0. 015 0. 05%、Pb < 0. 01%，余量為銅和總量不大于0. 06 %的雜質，且滿足Cu+Ca > 99. 90%、Cu+Ca+鑭鈰合金> 99. 94%。上述鑭鈰合金中，鑭含量為30% 40% (重量百分比含量)。本發明鈣銅中限定金屬元素種類和添加量的原因在于鈣為了改善切削性能而加入的，由于鈣不固溶于銅，以彌散獨立相CaCu5( Y相) 存在于銅中，使切屑易斷，材料的切削性能隨Ca含量的提高而提高。導電率隨Ca含量的提高有所下降。Ca含量大于1.0%，材料導電率下降明顯，ICAS在80%以下，材料塑性下降， 而對材料的切削性能無進一步改善效果。Ca含量低于0. 1%，導電率ICAS%在94%以上， 但切削性能改善不夠明顯。所以最優選的Ca含量在0. 2 0. 6%之間。鑭鈰合金稀土元素一般不固溶于銅，但少量的稀土金屬的加入，能提高銅的導電率。這類元素可與銅中的雜質鉛、鉍等形成高熔點化合物，呈細小球形質點均勻分布于晶內，可細化晶粒，提高材料的切削性能，也可提高材料的高溫塑性。稀土含量低于0.01 %，細化晶粒效果不明顯，超過0. 05%會影響材料的導電率，最優選范圍在0. 015 0. 05%之間。銅合金材料的銅含量越高，導電率越高，反之導電率下降。合金材料使用的原料電解銅銅含量不能低于99. 95%，否則原料電解銅中的雜質含量過高會影響材料的導電性能。本發明的優點和有益效果1.本發明通過調整合金材料中的銅、鈣、鑭鈰合金中最適當的添加量以得到累積效果，確保合金材料具有優良的切削性能和高的導電率；與現有的碲銅相比，無鉛易切削高導電率鈣銅可以在退火狀態下加工，焊接性能良好，高的軟化溫度，同時具有高的性價比。2.本發明的無鉛易切削高導電率鈣銅(鈣銅)與碲銅一樣，鈣幾乎不固溶于銅，對銅的導電率及熱導率影響很小，可提高銅的可切削性能；鈣銅有良好的冷熱加工性能、焊接性能好；由于碲非常昂貴，而鈣很便宜，因此鈣銅比碲銅更加適宜廣泛應用于電導率、切削性、抗蝕性要求高的零件，降低成本。


圖1實施例3樣品材料的吃刀深度0.5mm
圖2實施例3樣品材料的吃刀深度1.Omm
圖3實施例ζl·樣品材料的吃刀深度0.5mm
圖4實施例ζl·樣品材料的吃刀深度1.Omm
圖5實施例「樣品材料的吃刀深度0.5mm
圖6實施例「樣品材料的吃刀深度1.Omm
圖7實施例€3樣品材料的吃刀深度0.5mm
圖8實施例€3樣品材料的吃刀深度1.Omm0
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細描述，但本發明不僅僅局限于實施例本發明實施例合金材料樣品制備方法為行業常規方法，大致流程為配料 —工頻感應電爐熔煉一全連鑄Φ103πιπι的鑄錠一630噸擠壓機830 860°C擠壓 —Φ 23— Φ 19— Φ 17— Φ 15— Φ 14— Φ 13，其中配料過程中用的Ca為銅鈣中間合金， Ca含量為18 22%，鑭鈰合金，鑭含量為30 40%。對比樣品碲銅也采用同樣的工藝條件加工而成。本發明無鉛易切削高導電率鈣銅各實施例和對比例碲銅的具體成分含量列表 (表 1)。本發明無鉛易切削高導電率鈣銅各實施例和對比例碲銅各項性能比較列表(表 2)。表2中的電導率檢驗依據為GB/T 3048. 2-2007《電線電纜點性能試驗方法第2部分金屬材料電阻率試驗》。表2中的力學性能檢驗依據為GB/T 228. 1-2010。表2中的切削性能評價通常的方法是固定切削工藝參數，測定切削力與易切削鉛黃銅ΗΡΜ3-3相對比，得到相對切削率。但實際生產中往往根據切削形狀大小、排屑順暢程度、刀具磨損程度來判定材料的可切削性的“好”或“差”。我們采用的是切屑形態試驗方法進行。主軸轉速為1000rpm/min，進給量為0. 16mm/rer。吃刀深度分別為0. 5mm和1. 0_。 其中“優”表示切削性能好，“良”表示良好，“差”表示切削性能差。
表1本發明實施例與對比例碲銅合金組分(wt % )
權利要求
1.一種無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，其特征在于該材料的重量百分比組成為 Ca 0. 1 1. 0%、鑭鈰合金0. 01 0. 1%、Pb < 0. 01 %，余量為銅和總量不大于0. 06%的雜質，且滿足 Cu+Ca > 99. 90 %、Cu+Ca+ 鑭鈰合金> 99. 94 %。
2.根據權利要求1所述的無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，其特征在于該材料的重量百分比組成為Ca 0. 15 0. 85%、鑭鈰合金0. 01 0. 08%、Pb < 0. 01%，余量為銅和總量不大于0. 06%的雜質，且滿足Cu+Ca > 99. 90%、Cu+Ca+鑭鈰合金> 99. 94%。
3.根據權利要求2所述的無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，其特征在于該材料的重量百分比組成為Ca 0. 2 0.6%、鑭鈰合金0.015 0.05%、Pb <0.01%，余量為銅和總量不大于0. 06%的雜質，且滿足Cu+Ca > 99. 90%、Cu+Ca+鑭鈰合金> 99.94%。
4.根據權利要求1 3任一權利要求所述的無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，其特征在于所述的鑭鈰合金中鑭含量為30% 40%。
全文摘要
本發明公開一種無鉛易切削高導電率的鈣銅材料，其特征在于該材料的重量百分比組成為Ca 0.1～1.0％、鑭鈰合金0.01～0.1％、Pb＜0.01％，余量為銅和總量不大于0.06％的雜質，且滿足Cu+Ca＞99.90％、Cu+Ca+鑭鈰合金＞99.94％。本發明的鈣銅材料具有良好的導電率和良好的切削加工性能，而且可以退火處理且可焊性能好的優點。
文檔編號C22C9/00GK102560184SQ20121001421
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者馮斌, 劉劍平, 夏寶平, 張路, 彭鋒 申請人:寧波興敖達金屬新材料有限公司, 寧波敖達金屬新材料有限公司