CN101429601A - 电气电力产业用碲铜合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气电力产业用碲铜合金材料及其制备方法，其特点是当工频感应电炉熔沟熔化后，逐步加入工业纯铜99.55～99.89wt％，固态铜熔清后，把铜液温度提升到1190～1230℃，木炭复盖保温；将纯碲0.1～0.4wt％包裹，压入工频感应电炉炉底接近熔沟口附近，此時炉温为1190～1230℃，时间为50～80分钟后，将微量元素0.01～0.05wt％加入碲铜合金液中，15～30分钟后，碲铜合金液熔炼完成，下降炉温至1150～1180℃，将上述合金液倒入石墨结晶器内结晶，然后采用常规方法将铸锭牵引，锯切成规定长度的短铸锭，取样测定含量，包装成产品。

Description

电气电力产业用碲铜合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电气电力产业用碲铜合金材料及其制备方法，属于新型合金材料的制备领域。

背景技术

由于碲铜合金具有优良的高导，抗电弧以及良好的强度塑性和冷热加工性能，可广泛应用于IT，电子，电器，电缆等高端产业部门。过去为了解决密度较小且不与铜形成固溶体的碲和添加元素的加入和在铜中均匀化问题所采用的工艺和设备比较复杂。例如现用工艺流程为：碲铜中间合金熔铸---低熔奌元素中间合金的真空熔铸---500Kg中频感应电炉熔炼---1000Kg工频感应电炉保温---冷却水石墨结晶器结晶---自动牽引机水平牽引---自动锯切机切割(中国铜加工技术创新文集2006.6P368---374中国有色金属加工工业协会中国北京)。几年的生产实践证明，该工艺过于复杂，流程周期长，碲損耗量过大，电能消耗大，产品生产成本居高不下。中国专利200310110909.4强调的是高导性，在成分设计上没加入适量的合金強化元素，致使強度较低，仅比纯铜的强度稍有提高，其用途受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种电气电力产业用碲铜合金材料及其制备方法，其特点是在微調碲铜合金原用化学成份的基礎上，采取有效措施，大幅度缩短工艺流程，同样能使碲和其它低熔奌元素渗入并均匀分布在铜液和铸锭中，合金型材的化学成份和各项性能指标达到预期要求。同時减少碲的损耗，节约能源消耗。降低生产成本。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量百分比份数。

1、电气电力产业用碲铜合金材料由以下化学成分组成，按重量百分比计为：

Te                        0.1～0.4

R      0.01～0.05

Cu     余量

R为微量元素Y，Ti，Ce，La，Nd，Li，P，Sr中的至少二种。

2、电气电力产业用碲铜合金材料的制备方法

(1)工频感应电炉熔化

电炉熔沟熔化后，逐步加入工业纯铜99.55～99.89wt％，固态铜熔清后，把铜液温度提升到1190～1230℃，木炭复盖保温。

(2)渗碲

将纯碲0.1～0.4wt％包裹，压入工频感应电炉炉底接近熔沟口附近，碲扩散到流动的高温铜液中，并随铜液的回流而分散开来，使密度较低的碲不致上浮，此時炉温为1190～1230℃，时间为50～80分钟。

(3)加入微量元素

将微量元素0.01～0.05wt％，在大氣条件下熔铸为微量元素中间合金，待上述碲渗入铜50～80分钟后，加入微量元素中间合金，微量元素在合金中起除杂除氣的作用，其殘留量兼能提升合金抗大氣氧化，減少枝晶，细化晶粒，抗腐蚀的效能。15～30分钟后，碲铜合金液熔炼完成。下降炉温至1150—1180℃。

(4)合金液结晶

逐步放开出水口的塞棒，上述合金液进入石墨结晶器，合金开始按常規的形态结晶，不同的是碲在结晶过程中要与高温铜元素化合生成Cu₂Te相，所以结晶速度比纯铜液结晶慢一倍以上的時间，此時炉温控制在1150～1180℃，冷却水出口的水温控制在40～60℃。

(5)铸锭水平牽引

启动自动牽引机，牽引塞棒缓慢拉出碲铜合金铸棒，肉眼覌查铸棒的表面质量是否正常或合格，调整牽引速度，就可以改善铸锭的表面质量，牽引速度比纯铜铸锭低两个等级。

(6)自动锯切

在自动锯切机上设置要求的铸锭长度，当经过牵引机拉出的长铸锭进入自动锯切机设置的长度時，锯切机自动启动对铸棒进行锯切，锯切成規定长度的短铸锭。

本发明具有如下的优点：

1.本发明较老工艺省去了碲铜中间合金的熔铸和中频感应电炉熔炼两个流程，并把真空熔铸低熔奌元素中间合金改革为大氣中熔铸，从而简化了工艺流程，缩短了生产周期；

2.由于碲铜合金成份的微调和工艺的精化，基本达到碲在铸锭中的分布均匀，同時使合金的力学性能有较大的提升，在保证高导的基礎上，其抗拉强度和塑性提高15％左右(相对原配方和工艺)；

3.由于取消了中频感应电炉熔炼和碲铜中间合金熔铸等工艺环节，达到了节能节材和降低产品生产成本的效果。初步预测：能耗降低10—15％，减少碲和其它原辅料的消耗15～20％，其产品的生产成本下降5～10％。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例

1、电气电力产业用碲铜合金材料制备的实施例如表1所示。

2、碲铜合金材料的化学成分检验(重量百分比)如表2所示。

3、碲铜合金材料中碲在铸锭长度方向分布均匀性检验。

在直径为90mm，长为10米的铸锭头部，中部和尾部各取一个试样，测定碲的含量。其结果(Te％)如表3所示。

4、在新旧成份和工艺条件下生产碲铜合金材料的主要性能比较如表4所示。

表1 电气电力产业用碲铜合金材料制备^*

^*R和Te的加入量包含烧损量在内，由于用新筑炉衬熔炼，元素损耗较大。

表2 碲铜合金材料化学成分检验(重量百分比)

 

实施例	Tewt％	Rwt％	Cuwt％
				1	0.25	0.05	余量
2	0.24	0.04	余量
				3	0.23	0.03	余量

表3 碲铜合金材料中的碲在铸锭长度方向分布均匀性检验

 

实施例	锭头部	锭中部	锭尾部
				1	0.24	0.25	0.25
2	0.23	0.24	0.25
				3	0.23	0.23	0.23

表4 在新旧成份和工艺条件下碲铜合金材料的主要性能比较

 

实施例与旧成份和工艺对比	抗拉强度MPa	延伸率％	硬度HRb	电导率％IACS
					1	535	21	47	96
2	516	19	44	95
					3	498	17	40	96
旧成份和工艺	420	15	35	95

Claims (2)

1、一种电气电力产业用碲铜合金材料，其特征在于该合金材料的化学成分按重量百分比计为：

Te        0.1～0.4

R         0.01～0.05

Cu        余量

R为微量元素Y，Ti，Ce，La，Nd，Li，P，Sr中的至少二种。

2、如权利要求1所述电气电力产业用碲铜合金材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)工频感应电炉熔化

电炉熔沟熔化后，逐步加入工业纯铜99.55～99.89wt％，固态铜熔清后，把铜液温度提升到1190～1230℃，木炭复盖保温；

(2)渗碲

将纯碲0.1～0.4wt％份包裹，压入工频感应电炉炉底接近熔沟口附近，此時炉温为1190～1230℃，时间为50～80分钟；

(3)加入微量元素

将微量元素0.01～0.05wt％在大氣条件下熔铸微量元素中间合金，待上述碲渗入铜50～80分钟后，加入微量元素中间合金，15～30分钟后，碲铜合金液熔炼完成，下降炉温至1150～1180℃；

(4)合金液结晶

逐步放开出水口的塞棒，上述合金液进入石墨结晶器，合金开始按常規的形态结晶，不同的是碲在结晶过程中要与高温铜元素化合生成Cu₂Te相，所以结晶速度比纯铜液结晶慢一倍以上的時间，此時炉温控制在1150～1180℃，冷却水出口的水温控制在40～60℃；

(5)铸锭水平牽引

启动自动牽引机，牽引塞棒缓慢拉出碲铜合金铸棒，肉眼覌查铸棒的表面质量是否正常或合格，调整牽引速度，就可以改善铸锭的表面质量，牵引速度较纯铜铸锭低两个等级；

(6)自动锯切

在自动锯切机上设置要求的铸锭长度，当经过牵引机拉出的长铸锭进入自动锯切机设置的长度時，锯切机自动启动对铸棒进行锯切，锯切成規定长度的短铸锭。