本发明涉具体涉及一种稀土微合金化高导电率铜合金及其制备方法，属于高性能铜合金领域。
背景技术：
纯铜作为一种具备优良导电导热性的金属材料，其密度大约为8.9g/cm3﹐熔点高达1083℃。它在物理性能方面不仅具有优良的导电导热性，而且具备良好的延展性能，在化学性能方面也具有较好的耐蚀性。以纯铜金属为基体并加入一种或几种其他元素后所形成的合金便是铜合金，其性能比纯铜更为优良，具有更高的导电导热性、更好的延展性和耐蚀性[1]。目前，高强高导铜合金作为一种正在被着重研究发展的新型铜合金，由于其高强度、高导电和高导热的优良性能，已被广泛地应用于机械生产、电子电气工程、轻工生产和一些建筑行业当中。并且随着世界范围内经济的快速发展，铜的消费量也在不断地增加。
但是也有一些铜合金存在强度不高、导电性较低和耐高温性能过差的问题。例如铜铬和铜锆这类析出强化型的合金和一些铜镍硅、铜镍锌和铜钛合金，虽然其强度足够，但还是存在着导电性较低、耐高温性能过差的缺陷，其抗软化温度只有400℃左右。目前工业生产上制备高强度、高导电铜合金的方法都是以牺牲一定程度的导电率从而来提高铜合金力学性能的，因此如何在保留铜及铜合金优良特性的同时提高其导电性成为了阻碍铜合金发展的一个障碍。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，解决现有技术的不足，提供一种导电率高、力学性能良好、生产成本低和高温性能稳定的稀土微合金化高导电铜合金的制造方法，制造出来的铜合金能够满足工业应用中对导电铜合金导电性和力学性能的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种稀土微合金化高导电率铜合金制备方法，包括以下步骤：
s01：按照摩尔百分比对电解铜、铜锌中间合金、铜锰中间合金以及铜镧中间合金进行配料准备熔炼；
s02：.将配好的电解铜置于坩埚中，采用真空电阻炉达到1×10-2mpa到1×10-3mpa的低真空状态，加热温度为1210～1280℃下进行熔炼；
s03：待电解铜熔炼完全后，向液态电解铜中加入铜锌中间合金和铜锰中间合金，并保持1×10-2mpa到1×10-3mpa的低真空状态，温度为1250～1350℃的条件下继续进行熔炼；
s04：待加入铜锌中间合金和铜锰中间合金并熔炼完全后，向液态金属液中加入铜镧中间合金，并保持1×10-2mpa到1×10-3mpa的低真空状态，温度降到1180～1250℃的条件下继续进行熔炼；
s05：待上述合金充分熔炼后将液态金属浇注到模具中，冷却脱模。
s03中，所述铜锌中间合金中锌的摩尔分数占50％以上，所述铜锰中间合金中锰的摩尔分数占40％以上。
s04中，所述铜镧中间合金中镧的摩尔分数占20％以上。
s02、s03和s04中，合金熔炼时间t按需要合成的铜合金的质量进行估算，换算公式为：t＝k·m1/2，式中，k代表铜-锌-锰-镧的体系系数，取值范围为1000～1500s/(kg1/2)；m为需要合成的铜合金的质量，单位为kg。
一种稀土微合金化高导电率铜合金，采用上面任意一种所述一种稀土微合金化高导电率铜合金制备方法制备得到。
制备得到的稀土微合金化高导电率铜合金中各成分及其原子百分比含量为：碳：0.15～0.33；锌：18.8～27.4；锰：13.8～20.4；镧：4.2～9.7；其他不可避免杂≤0.035；铜：其余量。
本发明的有益效果：本发明提出了一种稀土微合金化高导电铜合金，该合金相对于其他导电铜合金来说，在晶界处形成兼有高导电和力学性能良好的纳米尺寸三元铜锌镧中间相，在保持铜合金的力学性能同时提高了其导电性能，使合金具有高导电率的同时兼具良好的力学性能，大大的拓宽了该类合金的使用范围。
1、熔炼选取电解铜、铜锌中间合金、铜锰中间合金以及铜镧中间合金为原料，熔炼方法采用先熔炼电解铜，再加入铜锌中间合金和铜锰中间合金继续熔炼，最后加入铜镧中间合金熔炼得到最终产品的制备工艺。合金在熔炼初期液态金属中的铜-锌-锰-镧元素能够充分扩散，均匀分布，使得凝固后金属成分均匀，且原料以中间合金形式添加，元素烧损少。在凝固过程中，由于铜合金晶粒表面能不断扩张，且合金中锌、锰、镧三个元素占比较多，无法完全固溶于铜基体内，会造成锌、锰、镧在合金的晶界处偏聚并析出热力学稳定的三元铜锌镧中间相，降低晶界的表面能。同时，在晶界的表面能作用下，阻碍了三元铜锌镧中间相形核后的长大，造成相尺寸仅达到纳米级别。
2、本发明的铜合金在晶界处形成兼有高导电和力学性能良好的纳米尺寸三元铜锌镧中间相。由于铜锌镧中间相尺寸为纳米级别，具有优异的力学性能，其存在于晶界处能够对合金的力学性能起到强化作用。另一方面，铜锌镧中间相属于多电子层相，具有较多的自由电子，其存在于合金晶界处对合金的导电性能有者大幅度增强效果。因此，使得合金兼具良好的力学性能和导电性能。
3、本发明材料利用率高，耗能低，生产周期短，生产成本低，能实现自动化生产，改善劳动条件。以上工艺过程是由若干单机组合在一条流水生产线上完成整个生产过程，单机(工序)之间可用机械手、传送带自动传递坯件。坯料无须反复加热，节能减排，实现绿色制造。
综上所述，本发明的稀土微合金化高导电率铜合金及其制造方法，选用中间合金为原料，并间歇式熔炼，在晶界处形成兼有高导电和力学性能良好的纳米尺寸三元铜锌镧中间相，在保持铜合金的力学性能同时提高了其导电性能，使合金具有高导电率的同时兼具良好的力学性能，制造出来的铜合金能够满足工业应用中对导电铜合金导电性和力学性能的要求。
附图说明
图1为采用本发明的一种稀土微合金化高导电率铜合金制备方法得到的铜合金的sem图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具体实施例1
以需要合成的铜合金的总质量为10kg的锭重来计算，按照摩尔百分比对电解铜、铜锌中间合金(锌含量为50％)、铜锰中间合金(锰含量为40％)以及铜镧中间合金(镧含量为20％)进行配料准备熔炼。
将配好的电解铜置于坩埚中，采用真空电阻炉进行在1×10-2mpa的低真空状态，加热温度到1280℃进行熔炼，熔炼时间为53min；随后，向液态电解铜中加入铜锌中间合金和铜锰中间合金，并保持1×10-2mpa的低真空状态，温度为1350℃的条件下继续进行熔炼53min；最后向液态金属液中加入铜镧中间合金，并保持1×10-2mpa的低真空状态，温度降到1250℃的条件下继续进行熔炼53min。
待上述合金充分熔炼后将液态金属浇注到模具中，冷却脱模后即得到本发明的稀土微合金化高导电铜合金。
具体实施例2：
以需要合成的铜合金的总质量为20kg的锭重来计算，按照摩尔百分比对电解铜、铜锌中间合金(锌含量55％)、铜锰中间合金(锰含量为45％)以及铜镧中间合金(镧含量为25％)进行配料准备熔炼。
将配好的电解铜置于坩埚中采用真空电阻炉进行在1×10-3mpa的低真空状态，加热温度到1250℃进行熔炼，熔炼时间为93min；随后，向液态电解铜中加入铜锌中间合金和铜锰中间合金，并保持1×10-3mpa的低真空状态，温度为1300℃的条件下继续进行熔炼93min；最后向液态金属液中加入铜镧中间合金，并保持1×10-3mpa的低真空状态，温度降到1200℃的条件下继续进行熔炼93min。
.待上述合金充分熔炼后将液态金属浇注到模具中，冷却脱模后即得到本发明的稀土微合金化高导电铜合金。
具体实施例3：
以需要合成的铜合金的总质量为30kg的锭重来计算，按照摩尔百分比对电解铜、铜锌中间合金(锌含量60％)、铜锰中间合金(锰含量为50％)以及铜镧中间合金(镧含量为30％)进行配料准备熔炼。
将配好的电解铜置于坩埚中采用真空电阻炉进行在5×10-3mpa的低真空状态，加热温度到1210℃进行熔炼，熔炼时间为137min；随后，向液态电解铜中加入铜锌中间合金和铜锰中间合金，并保持5×10-3mpa的低真空状态，温度为1250℃的条件下继续进行熔炼137min；最后向液态金属液中加入铜镧中间合金，并保持5×10-3mpa的低真空状态，温度降到1180的条件下继续进行熔炼137min。
.待上述合金充分熔炼后将液态金属浇注到模具中，冷却脱模后即得到本发明的稀土微合金化高导电铜合金。
如图1所示，采用本发明的制备方法，得到的稀土微合金化高导电率铜合金的相尺寸仅达到纳米级别。
表1是经过上述制造方法获得稀土微合金化高导电率铜合金综合性能数据对比。由表1可知，上述3个实施例产品与国际技术规范要求进行对比，本发明获得的产品导电性能和力学性能远高于国际技术规范要求。制造出来的铜合金能够满足工业应用中对导电铜合金导电性和力学性能的要求。
表1稀土微合金化高导电率铜合金综合性能数据对比
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。