高性能铜合金抗氧化性和耐蚀性能研究

摘要

铜合金因其具有优良的导电、导热以及机械性能,在电工电子等行业得到了广泛的应用。但铜合金在使用时容易氧化,在大气中发生不同程度的腐蚀,这被认为是元器件失效的重要原因,因此,铜合金的氧化和耐蚀特性引起了人们广泛的关注。
　　 本文以Cu-0.8Cr-0.05Y、Cu-1.0Cr-0.05Y、Cu-0.8Cr-0.15Zr-0.05Y、Cu-0.8Cr-0.2Zr-0.05Y、Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.05Y(编号为1-5＃)5种合金为对象,研究了在不同的变形+时效的处理后,这些合金的显微硬度和导电率等性能。重点研究了变形量为90％的Cu-Cr-Y和Cu-Cr-Zr-Y合金经时效处理后的氧化特性,分析了Cr和Zr元素对Cu-0.05Y合金氧化特性的影响,得到一些有新意的结果:
　　 (1)对1＃和2＃两种CuCrY合金在550℃连续氧化7 h后的动力学分析表明:Cr含量多的其前期氧化增重亦多,而后期两种成分合金氧化增重差别变小,并且2＃合金的氧化速率有低于1＃的趋势。认为这得益于Cr含量增加生成了更多的Cr2O3保护性膜。
　　 (2)比较3＃-5＃三种CuCrZrY合金在550℃的抗氧化性能为:3>＃5＃>4＃。
　　 (3)比较1＃和4＃两种合金分别在400℃和550℃的1 atm纯氧中连续氧化24 h的特性表明:氧化温度会改变合金的氧化机制,400℃氧化时前期符合直线规律,后期符合抛物线规律;在550℃氧化时分为两个氧化速率常数不同的抛物线阶段。SEM观察表明两种合金的氧化膜均由外层的CuO和内层的Cu2O组成,但Zr会改变氧化膜的组织形态,1＃合金的氧化膜内层为等轴晶,而4拌合金为柱状晶。
　　 (4)合金在NaCl(1 mol/L)溶液中的耐蚀性为:4＃>1＃>2＃。
　　 (5)本实验条件下得到导电率、显微硬度以及抗氧化综合性能好的合金及其热处理条件是:1＃合金在480℃时效30min,其导电率为86.8 IACS%,硬度为167 Hv;4＃合金在500℃时效60min,其导电率为83.3 IACS%,硬度为194 Hv。