阅读说明：本技术 一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法 (Copper alloy material for motor equipment and preparation method thereof ) 是由 孙飞 赵勇 陈静 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法,该材料由如下重量百分数的组分组成：锌：1-2％,锡：1.5-3％,锰：0.4-0.6％,镍：0.4-0.6％,不可避免的杂质铁≤0.03％,不可避免的杂质铅≤0.03％,余量为铜。本发明选取的材料价格较低,锡、锌、锰和镍元素用于取代银,从而降低材料的制作成本,在保证合金材料导电性能的同时,提高材料的强度、硬度；提高了材料的实效硬化处理效果,满足材料在400℃环境下使用,提升了材料在机车电子导电部件中的使用年限。(The invention discloses a copper alloy material for motor equipment and a preparation method thereof, wherein the material comprises the following components in percentage by weight: zinc: 1-2%, tin: 1.5-3%, manganese: 0.4-0.6%, nickel: 0.4 to 0.6 percent of the total weight of the alloy, less than or equal to 0.03 percent of inevitable impurity iron, less than or equal to 0.03 percent of inevitable impurity lead, and the balance of copper. The material selected by the invention is low in price, and the tin, zinc, manganese and nickel elements are used for replacing silver, so that the manufacturing cost of the material is reduced, and the strength and hardness of the material are improved while the electrical conductivity of the alloy material is ensured; the effective hardening treatment effect of the material is improved, the material can be used at the temperature of 400 ℃, and the service life of the material in the electronic conductive parts of the locomotive is prolonged.)

一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法。

背景技术

TAg0.1银铜合金是一种合金材料，它是通过在铜中加入少量的银，在不降低材料的导电、导热和塑形的同时，用来提高材料的软化温度(再结晶温度)和蠕变强度。该材料具有很好的耐磨性、导电性和耐腐蚀性，如制作成电车线时，使用寿命比一般硬铜高2-4倍；以及良好的导电、导热、耐蚀和加工性能等特点，可以焊接和钎焊；但是该材料实效硬化的效果不显著，且易引起“氢病”，不宜在高温(如>370℃)还原性气氛中加工(退火、焊接等)和使用；因此，一般采用冷作硬化来提高强度。该材料主要用于制作耐热、导电器材，如电机换向器片、发电机转子导体、点焊电极、通讯线、引线、导线、电子管材料等。随着高速铁路的迅猛发展，该类材料的应用取得了进步，但是由于材料成本较高，且使用寿命有待进一步提高，使用环境(高于370℃)需要进一步多样化等，限制了相应的使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电机设备用的铜合金材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种电机设备用的铜合金材料，由如下重量百分数的组分组成：锌：1-2％，锡：1.5-3％，锰：0.4-0.6％，镍：0.4-0.6％，不可避免的杂质铁≤0.03％，不可避免的杂质铅≤0.03％，余量为铜。

进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：1％，锡：1.5％，锰：0.4％，镍：0.4％，不可避免的杂质铁≤0.03％，不可避免的杂质铅≤0.03％，余量为铜。

进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：1.5％，锡：2％，锰：0.5％，镍：0.5％，不可避免的杂质铁≤0.03％，不可避免的杂质铅≤0.03％，余量为铜。

进一步地，由如下重量百分数的组分组成：锌：2％，锡：3％，锰：0.6％，镍：0.6％，不可避免的杂质铁≤0.03％，不可避免的杂质铅≤0.03％，余量为铜。

本发明还公开了一种制备上述电机设备用的铜合金材料的方法，包括以下步骤：

步骤一，按照比例将电解铜添加到500kg中频电炉中进行熔炼，然后将锰添加到铜溶液中进行熔炼；

步骤二，将锡、锌和镍按照比例添加至熔炼完成的合金溶液中，并开启搅拌装置进行机械搅拌；

步骤三，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其化学成分在国标要求范围之内；

步骤四，开启振动装置及搅拌装置进行振动和搅拌，；开启铸造拉拔设备进行铸造拉拔；按照预定的产品形状铸造毛坯型材；

步骤五，将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。

进一步地，在步骤一中，加入电解铜后，逐渐将熔炼温度升至1280℃，锰添加到铜溶液中的熔炼时间为1-2小时。

进一步地，在步骤二中，加入锡、锌和镍后，降温至1150℃-1200℃。

进一步地，在步骤二中，搅拌速度为260r/min，搅拌时间为15min；搅拌完成后降温至1050℃。

进一步地，在步骤四中，振动频率为15-20次/秒，搅拌速度为150r/min。

进一步地，在步骤四中，拉拔速度为15mm/min，铸造温度为1080℃。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明选取的材料价格较低，锡、锌、锰和镍元素用于取代银，从而降低材料的制作成本，在保证合金材料导电性能的同时，提高材料的强度、硬度；提高了材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用，提升了材料在机车电子导电部件中的使用年限。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明实施例进一步详细说明。

本发明提供的电机设备用的铜合金材料由如下重量百分数的组分组成：锌：1-2％，锡：1.5-3％，锰：0.4-0.6％，镍：0.4-0.6％，不可避免的杂质铁≤0.03％，不可避免的杂质铅≤0.03％，余量为铜。

实施例1

按照重量百分比为锌(Zn)：1％，锡(Sn)：1.5％，锰(Mn)：0.4％，镍(Ni)：0.4％以及余量的铜称取原料。该原料中不可避免地含有一些杂质，本发明要求杂质铁(Fe)相对于总原料的重量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的重量百分比也小于0.03％。制备本发明的电机设备用的铜合金材料的方法包括以下步骤：

步骤一，按照比例将电解铜添加到500kg中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃；然后将锰添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间1-2小时；

步骤二，将锡、锌和镍按照比例添加至熔炼完成的合金溶液当中，降温至1150℃-1200℃，并开启搅拌装置进行机械搅拌，搅拌速度为260r/min，搅拌时间为15min，搅拌完成后降温至1050℃；

步骤三，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其化学成分在国标要求范围之内；

步骤四，开启振动装置及搅拌装置，振动频率为15-20次/秒，搅拌速度为150r/min；开启铸造拉拔设备，拉拔速度为15mm/min；按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；

步骤五，将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。

按照实施例1的方法所制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1的材料性能对比如表1所示，其中，该材料命名为LZCu-Sn1.5-Zn1-Mn0.4-Ni0.4。

表1实施例1制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1材料的性能对比

由表1可知，按照本发明公开的成分配比及方法所制得的铜合金材料，选取材料价格较低，锡、锌、锰和镍元素用于取代银，在保证合金材料导电性能前提下，降低了材料的制作成本，同时提高了材料的强度、硬度；提高了材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用；提升了材料在机车电子导电部件中的使用年限。

实施例2

按照重量百分比为锌(Zn)：1.5％，锡(Sn)：2％，锰(Mn)：0.5％，镍(Ni)：0.5％以及余量的铜称取原料。该原料中不可避免地含有一些杂质，本发明要求杂质铁(Fe)相对于总原料的重量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的重量百分比也小于0.03％。制备本发明的电机设备用的铜合金材料的方法包括以下步骤：

步骤一，按照比例将电解铜添加到500kg中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃；然后将锰添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间1-2小时；

步骤二，将锡、锌和镍按照比例添加至熔炼完成的合金溶液当中，降温至1150℃-1200℃，并开启搅拌装置进行机械搅拌，搅拌速度为260r/min，搅拌时间为15min，搅拌完成后降温至1050℃；

步骤三，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其化学成分在国标要求范围之内；

步骤四，开启振动装置及搅拌装置，振动频率为15-20次/秒，搅拌速度为150r/min；开启铸造拉拔设备，拉拔速度为15mm/min；按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；

步骤五，将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。

按照实施例2的方法所制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1的材料性能对比如表2所示，其中，该材料命名为LZCu-Sn2-Zn1.5-Mn0.5-Ni0.5。

表2实施例2制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1材料的性能对比

由表2可知，按照本发明公开的成分配比及方法所制得的铜合金材料，选取材料价格较低，锡、锌、锰和镍元素用于取代银，在保证合金材料导电性能前提下，降低了材料的制作成本，同时提高了材料的强度、硬度；提高了材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用；提升了材料在机车电子导电部件中的使用年限。

实施例3

按照重量百分比为锌(Zn)：2％，锡(Sn)：3％，锰(Mn)：0.6％，镍(Ni)：0.6％以及余量的铜称取原料。该原料中不可避免地含有一些杂质，本发明要求杂质铁(Fe)相对于总原料的重量百分比小于0.03％，杂质铅(Pb)相对于总原料的重量百分比也小于0.03％。制备本发明的电机设备用的铜合金材料的方法包括以下步骤：

步骤一，按照比例将电解铜添加到500kg中频电炉中进行熔炼，逐渐升温至1280℃；然后将锰添加到铜溶液中进行熔炼，熔炼时间1-2小时；

步骤二，将锡、锌和镍按照比例添加至熔炼完成的合金溶液当中，降温至1150℃-1200℃，并开启搅拌装置进行机械搅拌，搅拌速度为260r/min，搅拌时间为15min，搅拌完成后降温至1050℃；

步骤三，采用斯派克直读光谱仪对熔炼完成的铜合金水进行成分检测，以确定其化学成分在国标要求范围之内；

步骤四，开启振动装置及搅拌装置，振动频率为15-20次/秒，搅拌速度为150r/min；开启铸造拉拔设备，拉拔速度为15mm/min；按照预定的产品形状铸造毛坯型材，铸造温度为1080℃；

步骤五，将铸造完成的毛坯型材进行表面处理，根据相应产品规格尺寸进一步加工处理，完成后包装入库。

按照实施例3的方法所制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1的材料性能对比如表3所示，其中，该材料命名为LZCu-Sn3-Zn2-Mn0.6-Ni0.6。

表3实施例3制备的铜合金材料与现有技术的TAg0.1材料的性能对比

由表3可知，按照本发明公开的成分配比及方法所制得的铜合金材料，选取材料价格较低，锡、锌、锰和镍元素用于取代银，在保证合金材料导电性能前提下，降低了材料的制作成本，同时提高了材料的强度、硬度；提高了材料的实效硬化处理效果，满足材料在400℃环境下使用；提升了材料在机车电子导电部件中的使用年限。

以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。