专利名称：一种铜铬中间合金的制备方法
技术领域：
铜铬合金具有高强度高导电导热性能，广泛应用于集成电路引线框架、高速铁 路接触导线、大功率接触器触头、摩擦电阻焊触头、电火花磨削工具材料，但其熔炼工艺 复杂，需要事先制备中间合金。目前制备铜铬中间合金的方法主要有高能球磨结合粉 末冶金法(热压烧结法)、真空自耗电极电弧熔炼法、真空感应熔炼法、粉末爆炸压实 法 (J.Ballat and D. Konig.Insulation characteristics andwelding behavior of vacuum switchcontacts made from various CuCr alloys. Electrical Insulation,IEEE Transactions. 1993,28 :628-634.)，这些方法存在制备工艺复杂、能耗高、成本高等问题， 特别是制备的中间合金宏观偏析严重，组织不均匀，这给熔炼配料带来困难，使熔炼的铜铬 合金化学成分不易精确控制，这严重地制约了高强度高导电铜铬合金的工业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜铬中间合金的制备方法。 本发明采用燃烧合成熔化技术联用快速凝固技术制备铜铬中间合金，该技术具有 工艺简便，所需设备简单，成本低廉，生产周期短等特点，特别是制备的材料无宏观偏析，组 织结构均匀。 本发明通过设计合成路线，利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化，并 使高温熔体自净化，根据产物间的密度差，迅速完成目标产物与副产物的分离，从而得到高 纯度的合金熔体，联用快速凝固技术制得铜铬中间合金。复合工艺制备的铜铬中间合金具 有组织结构均匀，无宏观偏析等特点，通过调整反应物的比例，合金含量可调。
—种铜铬中间合金的制备方法，其特征在于按照铝氧化铜铜铬为
1 : 4. 42 : 2. 50 6. 27 : 2. 00 2. 45的质量比称取原料粉末，反应物料球磨4 8小 时，用40 60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体；在反应坯体上部放置引
燃剂压块，将装有反应坯体的模具置于反应容器中，用氩气吹扫反应容器以排除其中的空
气，将反应物料坯体加热到210 23(TC，并在此温度保温，使从反应物料表面脱附的气体 完全排除，再通入4 8MPa氩气，将物料坯体继续加热到250 280°C ，在此温度范围通过 引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，燃烧反应在数秒内完成，引燃剂占总反 应物料重量的3 5%，引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为2 : 1 1.5 : 1;
材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料，将材料表面副产物A1203去 除，得到厚度6 8mm铜铬中间合金。 经X射线衍射技术表征，证明所制备的材料由面心立方铜和体心立方铬两相组 成。用扫描电镜、透射电镜观察发现微米级的枝晶(铬)均匀地分布在铜基体上，基体的晶 粒尺寸为200 1000nm，二次枝晶臂间距小于500nm，组织结构均匀。铜铬中间合金的化学成分为铬20 25%，铜75 80% ;相对密度大于96% ;维氏硬度为1. 27 4. 16GPa ;压 縮屈服强度为280 410MPa。 该方法与现有铜铬中间合金的制备方法相比所需设备简单、耗能低、周期短、成本 低，制备的材料无偏析，组织结构均匀，同时具有优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1 : 按照铝氧化铜铜铬为i : 4.42 : 2.50 : 2.oo的配方称取原料粉术，反
应物料球磨8小时，用40MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在 反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗 反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到21(TC，并在此温度保温20分钟。然 后从容器中排出从反应物料表面脱附的气体，然后通入5MPa氩气，将物料坯体继续加热到 250°C ，并在此温度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒 内完成。引燃剂含量占总反应物料质量百分含量的3%，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比
为2 : i : i。反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将表面副产物
手工去除，制得铜铬中间合金。 铜铬中间合金的化学成分为铬20. 3，铜79. 7% ;相对密度为96. 6% ;维氏硬度为 1. 27GPa ;压縮屈服强度为280MPa。
实施例2: 按照铝氧化铜铜铬为i : 4.42 : 3. oi : 2.17的配方称取原料粉末，反应
物料球磨8小时，用50MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反
应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗反
应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到21(TC，并在此温度保温20分钟。排出从 反应物料表面脱附的气体，然后通入6MPa氩气，将物料坯体继续加热到26(TC，并在此温度 下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒完成。引燃剂占总 反应物料的质量百分含量的4%，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为2 : 1.3 : 1。反
应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将副产物手工去除，制得铜铬中 间合金。铜铬中间合金的化学成分为铬23. 5%，铜76. 5% ;相对密度为96. 3% ;维氏硬度 为2. 78GPa ;压縮屈服强度为360MPa。
实施例3: 按照铝氧化铜铜铬为i : 4.42 : 6.27 : 2.45，的配方称取原料粉术，反应
物料球磨8小时，用60MPa的压力将混合好的反应物料在金属模具中压为反应坯体。在反 应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的金属模具置于反应容器中，用氩气吹洗反 应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到21(TC，并在此温度保温20分钟。排出 从反应物料表面脱附的气体，然后通入7MPa氩气，将物料坯体继续加热到260°C ，并在此温 度下通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，反应将在数秒完成。引燃剂占 总反应物料的质量百分含量的3.5%，其中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为2 : 1.5 : 1。 反应完成后所制备的材料随反应容器冷却至室温，取出产物将副产物手工去除，制得铜铬
铜铬中间合金的化学成分为铬24. 8%，铜75. 2% ;相对密度为97. 2% ;维氏硬度 为4. 16GPa ;压縮屈服强度为410MPa。
权利要求
一种铜铬中间合金的制备方法，其特征在于按照铝∶氧化铜∶铜∶铬为1∶4.42∶2.50～6.27∶2.00～2.45的质量比称取原料粉末，反应物料球磨4～8小时，用40～60MPa的压力将混合反应物料在金属模具中压为坯体；在反应坯体上部放置引燃剂压块，将装有反应坯体的模具置于反应容器中，用氩气吹扫反应容器以排除其中的空气，将反应物料坯体加热到210～230℃，并在此温度保温，使从反应物料表面脱附的气体完全排除，再通入4～8MPa氩气，将物料坯体继续加热到250～280℃，在此温度范围通过引燃剂自发反应放出的热量引发反应物料的反应，燃烧反应在数秒内完成，引燃剂占总反应物料重量的3～5％，引燃剂中高锰酸钾、铝粉、硫粉的质量比为2∶1～1.5∶1；材料随反应容器冷却至室温后从容器中取出材料，将材料表面副产物Al2O3去除，得到厚度6～8mm铜铬中间合金。
全文摘要
本发明涉及一种铜铬中间合金的制备方法。本发明利用铝热还原反应放出的高热量使反应产物熔化，并使高温熔体自净化，根据产物间的密度差，迅速完成目标产物与副产物的分离，从而得到高纯度的合金熔体。制备的铜铬中间合金具有组织结构均匀，无宏观偏析等特点。
文档编号C22C1/05GK101760659SQ20081018448
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者刘维民, 李来军, 杨军, 毕秦岭, 马吉强 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所