一种高温高导电铁基合金的制作方法
【技术领域】
[0001]一种高温高导电铁基合金，涉及一种适用于电冶金、电化学技术领域的耐高温高导电铁基合金材料。
【背景技术】
[0002]在电冶金和电化学过程中，一般都要用到导体材料。导体材料的性质对整个过程非常重要，导体材料要具备良好的导电性能和机械性能，同时需要耐腐蚀，有很多电冶金和电化学过程是在高温下进行的，这时就需要在高温下使用的导体材料，开发具备良好性能的高温高导电材料就显得非常必要。
[0003]铜和铝具有较高的导电性、导热性和优良的工艺性能，作为导电、导热材料广泛地应用于各工业部门。由于铜和铝的熔点和强度都比铁要低，高温下易软化变形，不能在高温条件下使用。
[0004]当前，用于电冶金和电化学的导电材料主要是优质碳素钢，但是其导电性能比铜和铝要差，在大电流下长时间运行浪费很多电能。因此，开发研究一种高温条件下具有高导电率、良好的机械性能和耐腐蚀材料，才能满足电冶金和电化学行业高温工作的需要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种高温条件下具有高导电率、良好的机械性能和耐腐蚀的高温高导电铁基合金。
[0006]为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案。
[0007]一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1[30%，稀土金属0.1%~0.5%，Mo和W中的一种或两种元素0.1%~5%，Ni和Co中一种或两种元素0.1%~5%，Al、Mg、Ca和Zn至少两种元素的组合0.1%~1%，杂质C、S、P彡0.035%，余量为铁。
[0008]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W0.05%-2.5%，N1.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A1 0.02%~0.2%，Mg 0.01%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.3%，杂质 C、
S、P 彡 0.035%，余量为 Fe。
[0009]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.1% ~5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A10.02%~0.2%，Mg 0.01%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0010]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，W 0.1%-5%，Ni 0.05%~2.5%，Co 0.05%~2.5%，A10.02%~0.2%，Mg 0.01%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0011]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cul?30%，稀土金属 0.1-0.5%，Mo0.05 -2.5%，W0.05-2.5%，Ni 0.1-5%, A10.02-0.2%，Mg0.01-0.3%，Ca0.02-0.2%，Zn0.05-0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe,各化学成分含量总和为100% ο
[0012]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W 0.05%-2.5%，Co 0.1%~5%，A10.02%~0.2%，Ca 0.03%~0.3%，Zn 0.05%~0.5%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe。
[0013]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05%~2.5%，ff 0.05%-2.5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，Mg 0.03%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.5%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0014]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W 0.05%-2.5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A1 0.03%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.5%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0015]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W 0.05%-2.5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A1 0.02%~0.2%，Mg 0.03%~0.3%，Zn 0.05%~0.5%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0016]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W 0.05%-2.5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A1 0.03%~0.3%，Mg 0.03%~0.3%，Ca 0.04%~0.4%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为Fe。
[0017]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.1% ~5%，Ni 0.1%~5%, A1 0.02%~0.2%，Mg 0.01%~0.3%，Ca 0.02%~0.2%, Zn 0.05%~0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe。
[0018]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，W 0.1%-5%，Co 0.1%~5%，A1 0.02%~0.2%，Mg 0.01%~0.3%，Ca0.02%~0.2%，Zn 0.05%~0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe。
[0019]本发明的一种高温高导电铁基合金，其特征在于其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属 0.1%~0.5%，Mo 0.05% -2.5%，W 0.05%-2.5%，Ni 0.05%~2.5%，Co0.05%~2.5%，A1 0.05%~0.5%，Zn 0.05%~0.5%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe。
[0020]本发明的一种高温高导电铁基合金，可采用粉末冶金法或者化学成分添加法进行制备，合理选择基体和化学元素及配比，并科学的进行了成分优化设计。由于在铁基合金材料化学成分组成中加入了导电率较高的Cu、Al、Ca、Mg、Mo、W、N1、Co、Zn，稀土金属4s层上有电子，具有良好的导电性，同时稀土金属具有细化晶界，从而起到减少电阻的作用。高导电金属和稀土材料保证了铁基合金材料具有良好的导电性能；Mo、W都是高熔点金属，有助于提高铁基合金的热稳定性，降低其高温膨胀系数；A1、Mg、Ca、Zn是较为活波的金属，可以起到保护铁基合金的功能，使其具有较好的耐腐蚀性能。本发明的高温高导电铁基合金材料具有优良的导电性能和机械性能、高温膨胀系数小和耐腐蚀等优点。
【具体实施方式】
[0021]一种高温高导电铁基合金，其合金的重量比组成为:Cu 1%~30%，稀土金属
0.1%~0.5%，Mo和W中的一种或两种元素0.1%~5%, Ni和Co中一种或两种元素0.1%~5%，A1、Mg、Ca和Zn至少两种元素的组合0.1%~1%，杂质C、S、P彡0.035%，余量为铁。
[0022]本发明的一种高温高导电铁基合金，在300 °C时的电导率约为15.5%IACS，在600°C时的电导率约为12.8%IACS，在900°C时的电导率约为10%IACS，其电导率受温度影响相对较小，是传统优质碳素钢在相应温度下的3?5倍以上；高温高导电铁基合金材料的线胀系数是相同温度下铜的60?70%，是铝的40?50%。高温高导电率的铁基合金材料的导电率是统优质碳素钢增的1?3倍。高温高导电铁基合金材料可采用粉末冶金法或化学添加法大批量生产，可生产成板材、条钢及棒材，进行二次乳制或热处理形成纤维组织，缩小晶粒，细化晶界，可长期在950°C以上工作，并且生产方法简单，成本较低。高温高导电合金材料的室温抗拉强度大于300MPa，断裂伸长率大于30%。高温高导电铁基合金材料可广泛用于电冶金和电化学技术领域，如铝电解中的阳极钢爪和阴极钢棒，以及其他用铁合金做导体的电冶金和电化学领域。
[0023]以下结合实施例进一步阐释本发明，但并不限制本发明的内容。
[0024]实施例1
本发明的高温高导电铁基合金材料的重量比组成为:Cu20%，稀土金属0.3%，Mo2%，W2.5%，Nil%，Co3%，A10.1%，Mg 0.2%，Ca0.1%，Zn0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe,各化学成分含量总和为100%。在300°C时的电导率为15.8%IACS，在600°C时的电导率约为12.9%IACS，在900°C时的电导率约为10.2%IACS，熔点为1440°C，室温抗拉强度约312MPa，断裂伸长率约32.1%。
[0025]实施例2
本发明的高温高导电铁基合金材料的重量比组成为:Cul5%，稀土金属0.5%，Mo4%，Nil.5%，Co2%，A10.15%，Mg 0.15%，Ca0.1%，Zn0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe，各化学成分含量总和为100%。在300°C时的电导率为15.4%IACS，在600°C时的电导率约为
12.5%IACS，在900°C时的电导率约为9.9%IACS，熔点为1410°C，室温抗拉强度约302MPa，断裂伸长率约31.1%。
[0026]实施例3
本发明的高温高导电铁基合金材料的重量比组成为:Cu21%，稀土金属0.2%，W3%,Nil.7%，Co2.3%，A10.1%，Mg 0.25%，Ca0.15%，Zn0.3%，杂质 C、S、P 彡 0.035%，余量为 Fe,各化学成分含量总和为100%。在300°C时的电导率为15.9%IACS，在600°C时的电导率约为
13.1%IACS，在900°C时的电导率约为10.2%IACS，熔点为1421°C，室温抗拉强度约309MPa，断裂伸长率约30.9%。
[0027]实施例4
本发明的高温高导电铁基合金材料的重量比组成为:Cu28%，稀土金属0.1%，Mo2.1%，W2%,