本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電性材料及其制備方法，尤其是涉及一種新型高強(qiáng)度與高導(dǎo)電性材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：鋁，作為地殼中含量最高的金屬，含量高達(dá)8.3％，主要以鋁硅酸鹽礦石的形式存在，還包括冰晶石和鋁土礦。鋁耐腐蝕性強(qiáng)，具備良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性能，鋁因其良好的物理和化學(xué)性能，使其在電子應(yīng)用方面極為廣泛?，F(xiàn)代工業(yè)要求鋁材料本身具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性能外，還對(duì)其強(qiáng)度提高了更高的要求，以適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境。在純鋁中添加增強(qiáng)體，克服單一材料的不足，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，以提高鋁的綜合應(yīng)用性能。近30年來，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，高尖端設(shè)備和工程建設(shè)對(duì)材料性能的要求也越來越高，應(yīng)運(yùn)而生的高強(qiáng)度鋁合金，是一類具有高強(qiáng)度以及高導(dǎo)電性能的結(jié)構(gòu)功能材料，主要用于微電子工業(yè)中的集成電路中和電子設(shè)備電動(dòng)馬達(dá)等材料。雖然現(xiàn)在都已經(jīng)能大規(guī)模生產(chǎn)，但是其合金生產(chǎn)所需稀土元素地球含量低，且開發(fā)困難，造成高強(qiáng)度高導(dǎo)電性合金材料價(jià)格居高不下。因此開發(fā)出廉價(jià)、導(dǎo)電性能良好的高強(qiáng)度材料，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種具有高強(qiáng)度，具有高導(dǎo)電性的金屬材料的制備方法。采用較為簡單的加工工藝以及廉價(jià)的合金元素，降低工藝成本，同時(shí)極大地提高了該材料的導(dǎo)電性能，可廣泛的應(yīng)用于高精密儀器及電子設(shè)備上，具有較高的市場推廣價(jià)值和應(yīng)用前景本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種新型高強(qiáng)度與高導(dǎo)電性材料，該材料為al-cu-mg-ca-si合金；包括以下重量份數(shù)的組分：al30-50份，cu20-30份，mg5-10份，cao1-5份，si1-5份。優(yōu)選的，包括以下重量份數(shù)的組分：al30-50份，cu25-30份，mg7-10份，cao1-5份，si1-3份。一種新型高強(qiáng)度與高導(dǎo)電性材料的制備方法，包括以下步驟：(1)粗煉：常溫常壓下，待坩堝紅熱后加入純鋁30-50份，加單晶硅粒1-5份，升溫至750-850℃融化，加入0.1-0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣；(2)精煉處理：加純cu20-30份，加純mg5-10份，加氧化鈣1-5份，攪拌，降溫至700-750℃，通入高純氬氣，氣流速率為10-20l/h，時(shí)間為10-30min，扒渣；(3)澆注：澆注成型，澆注成尺寸為100mm*1mm*1mm的立方體條。優(yōu)選的，所述(1)粗煉在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉。優(yōu)選的，所述(1)粗煉，待坩堝紅熱后加入純鋁40-50份，加單晶硅粒2-5份，升溫至800-850℃融化，加入0.3-0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。優(yōu)選的，所述(2)精煉處理：加純cu25-30份，加純mg7-10份，加氧化鈣1-3份，攪拌，降溫至720-750℃，通入高純氬氣，氣流速率為15-20l/h，時(shí)間為10-30min，扒渣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過引入合金元素ca，以常見的合金材料，采用相對(duì)簡單的加工工藝，極大的提升了鋁合金的導(dǎo)電性及強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用于手機(jī)振動(dòng)馬達(dá)、cd/dvd等設(shè)備上。本發(fā)明的有益效果：1.本發(fā)明制備得到的高導(dǎo)電性材料，利用si元素對(duì)氧化鈣的作用，在合金中引入大量的氧原子空位，使得載流子的移動(dòng)性增強(qiáng)，進(jìn)而極大地提升材料的導(dǎo)電性。2.本發(fā)明采用較為簡單的加工工藝以及廉價(jià)的合金元素，降低工藝成本，同時(shí)極大地提高了該材料的導(dǎo)電性能，可廣泛的應(yīng)用于高精密儀器及電子設(shè)備上，具有較高的市場推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。3.本發(fā)明通過引入合金元素ca，以常見的合金材料，采用相對(duì)簡單的加工工藝，極大的提升了鋁合金的導(dǎo)電性及強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用于手機(jī)振動(dòng)馬達(dá)、cd/dvd等設(shè)備上。4.本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)品強(qiáng)度大，極大的降低了高精密儀器生產(chǎn)成本。附圖說明圖1：直流雙臂電橋法測(cè)量線路圖具體實(shí)施方式：實(shí)施例一1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁30份，加單晶硅粒1份，升溫至750℃融化，加入0.1份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu20份，加純mg5份，加氧化鈣1份，攪拌，降溫至700℃，通入高純氬氣，氣流速率為10l/h，時(shí)間為10min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例二1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁50份，加單晶硅粒5份，升溫至850℃融化，加入0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu30份，加純mg10份，加氧化鈣5份，攪拌，降溫至750℃，通入高純氬氣，氣流速率為20l/h，時(shí)間為30min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例三1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁50份，加單晶硅粒1份，升溫至850℃融化，加入0.1份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu30份，加純mg5份，加氧化鈣5份，攪拌，降溫至700℃，通入高純氬氣，氣流速率為20l/h，時(shí)間為10min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例四1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁30份，加單晶硅粒5份，升溫至750℃融化，加入0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu20份，加純mg10份，加氧化鈣1份，攪拌，降溫至750℃，通入高純氬氣，氣流速率為10l/h，時(shí)間為30min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例五1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁40份，加單晶硅粒3份，升溫至800℃融化，加入0.3份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu25份，加純mg7份，加氧化鈣3份，攪拌，降溫至725℃，通入高純氬氣，氣流速率為15l/h，時(shí)間為20min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例六1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁40份，加單晶硅粒2份，升溫至800℃融化，加入0.3份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu25份，加純mg7份，加氧化鈣1份，攪拌，降溫至720℃，通入高純氬氣，氣流速率為15l/h，時(shí)間為20min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例七1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁50份，加單晶硅粒5份，升溫至850℃融化，加入0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu30份，加純mg10份，加氧化鈣3份，攪拌，降溫至750℃，通入高純氬氣，氣流速率為20l/h，時(shí)間為30min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例八1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁40份，加單晶硅粒5份，升溫至800℃融化，加入0.5份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu25份，加純mg10份，加氧化鈣1份，攪拌，降溫至750℃，通入高純氬氣，氣流速率為150l/h，時(shí)間為30min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例九1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁50份，加單晶硅粒2份，升溫至850℃融化，加入0.3份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu30份，加純mg7份，加氧化鈣3份，攪拌，降溫至720℃，通入高純氬氣，氣流速率為20l/h，時(shí)間為20min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。實(shí)施例十1.粗煉：常溫常壓下，在電磁感應(yīng)石墨坩堝熔鋁爐中熔煉多元al-cu-mg-ca合金。待坩堝紅熱后加入純鋁45份，加單晶硅粒4份，升溫至825℃融化，加入0.4份zr-qf型清渣覆蓋劑，扒渣。2.精煉處理：加純cu27份，加純mg9份，加氧化鈣2份，攪拌，降溫至730℃，通入高純氬氣，氣流速率為17l/h，時(shí)間為25min，扒渣。3.澆注：根據(jù)實(shí)際需要，澆注成型。導(dǎo)電率測(cè)試：如下圖，采用直流雙臂電橋法的測(cè)量線路圖。將樣品放入夾具中，通過1.0a的電流，通過調(diào)節(jié)zx25a型直流電阻器上的電阻，使檢流計(jì)上的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)電阻器上顯示的電阻即是試樣的電阻，電導(dǎo)率測(cè)量的公式：ρ＝(ρcu*r*s/l)*100％ρ，樣品的相對(duì)電導(dǎo)率，單位為％，ρcu為純銅在20℃時(shí)的電阻率0.01742ω*mm2m-1，r為測(cè)出的試樣的電阻值，s為試樣截面積，l為試樣長度。r，比較臂電阻；rs標(biāo)準(zhǔn)電阻；r1＝r2*1000ω為比率壁電阻，r1的值應(yīng)該根據(jù)待測(cè)電阻rx和rs的數(shù)量級(jí)來設(shè)定。導(dǎo)電性能測(cè)試使用的設(shè)備有zx25a型直流電阻器、qj19型單雙臂兩用電橋、ac15-a型直流檢流計(jì)和bz3型直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器(電阻為0.001ω)表1為導(dǎo)電率測(cè)試結(jié)果(其中對(duì)照組為普通純鋁材料在相同條件下的導(dǎo)電率，陽性對(duì)照組為鋁合金制品在相同條件下的導(dǎo)電率)組別導(dǎo)電率/％對(duì)照組92.25±1.13陽性對(duì)照65.27±1.30實(shí)施例一75.5±1.63實(shí)施例二78.4±2.63實(shí)施例三76.71±0.7實(shí)施例四78.07±0.56實(shí)施例五80.88±0.76實(shí)施例六86.81±0.94實(shí)施例七84.89±0.65實(shí)施例八87.81±2.76實(shí)施例九85.46±0.17實(shí)施例十89.01±1.62表一可以看出實(shí)施例合金產(chǎn)品相比普通方法制備的鋁合金產(chǎn)品，對(duì)導(dǎo)電率的影響作用明顯小很多?？估瓘?qiáng)度測(cè)試：本次實(shí)驗(yàn)拉伸速度是3m/min，采用拉伸樣品為條狀材料。通過拉伸試驗(yàn)機(jī)記錄樣品的最大拉伸力f，通過公式p＝f/s，即為該合金樣品的抗拉強(qiáng)度，其中s為樣品的橫截面積。表2實(shí)施例產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，其中對(duì)照組為普通鋁合金抗拉強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果組別抗拉強(qiáng)度/mpa陽性對(duì)照組405.85±2.21實(shí)施例一461.71±8.79實(shí)施例二482.45±15.04實(shí)施例三465.64±14.96實(shí)施例四476.29±15.78實(shí)施例五507.47±0.68實(shí)施例六486.37±14.85實(shí)施例七498.06±16.36實(shí)施例八487.06±7.53實(shí)施例九496.87±14.56實(shí)施例十517.19±4.44表2可以看出，采用本發(fā)明制備方法制備的實(shí)施例產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度明顯高于市面上普通鋁合金制品材料，大約提升抗拉強(qiáng)度25％。當(dāng)前第1頁12