CN102628123A - 一种风电装备用高传导高弹性合金棒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风电装备用高传导高弹性合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量2-4％的镍，占合金棒总重量1-3％的磷，占合金棒总重量1-3％的锌，余量为铜。本发明还涉及一种风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法。该发明采用成本低廉的金属元素镍、磷、锌、铜按照一定的成分配比，适当的温度及大型挤压机挤压生产出完全能够取代含有毒性而且价格昂贵的含铍合金。该产品同样具有较高的强度、弹性、硬度、耐磨性和抗疲劳等优点，还有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、耐高低温、无磁、冲击时不产生火花等特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电装备用高传导高弹性合金棒及其制备方法。
背景技术
铍青铜是典型的高传导高弹性铜合金，其主要应用于风电装备的技术领域中，例如主要用于风电装备中的各种弹性元件、轴承、齿轮、特殊的无火花工具的制造，但是其价格昂贵，生产成本较高而且成材率低。特别是铍具有很强的毒性，对人体和环境的危害性较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电装备用高传导高弹性合金棒及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种风电装备用高传导高弹性合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量2-4％的镍，占合金棒总重量1-3％的磷，占合金棒总重量1-3％的锌，余量为铜。
在本发明的实施例中，铜为电解铜。
一种风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法，包括以下步骤：
1)按照上述配比将铜、镍、磷、锌置于工频电炉内，加热至1300℃-1450℃，待完全熔化后将液态合金保温至1380℃；
2)将完全熔化的液态合金充分搅拌后，在其上面覆盖石墨粉以防止其氧化；
3)保温时间30-40分钟后，重新升温并开启工频电炉的振动装置，将液态合金铸造成规定外径和长度的实心合金锭材；
4)挤压步骤3)铸造成的实心合金锭材，挤制出规定外径的合金棒，然后通过矫直及车床加工成成品规格直径的成品。
在本发明公开的制备方法的实施例中，铜为电解铜。
在本发明公开的制备方法的实施例中，步骤2)中的石墨粉为高纯度鳞片状石墨粉，覆盖厚度为17-22cm。
在本发明公开的制备方法的实施例中，步骤3)中采用水平连铸方法铸造液态合金。
本发明采用成本低廉的金属元素镍、磷、锌、铜按照一定的成分配比，适当的温度及大型挤压机挤压生产出完全能够取代含有毒性而且价格昂贵的含铍合金。该产品同样具有较高的强度、弹性、硬度、耐磨性和抗疲劳等优点，还有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、耐高低温、无磁、冲击时不产生火花等特性。
附图说明
图1为本发明提供的风电装备用高传导高弹性合金棒的制作方法流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。
实施例1
风电装备用高传导高弹性合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量2％的镍，占合金棒总重量1％的磷，占合金棒总重量1％的锌，余量为铜。
上述风电装备用高传导高弹性合金棒成品通过以下方法得到：
步骤一：按照配比将铜、镍、磷、锌置于工频电炉内，加热至1300℃-1450℃完全熔化后保温至1380℃。
步骤二：用特制石墨工具将完全熔化的合金液体充分搅拌后，在其上面覆盖高纯度鳞片状石墨粉以防止其氧化，厚度约为17-22cm。
步骤三：保温时间30-40分钟后，重新升温至1440℃，并开启工频电炉的振动装置，振动频率为0.5次/秒。采用水平连铸方法铸造成外径为350mm，长度为450mm的实心合金锭材。
步骤四：采用2300吨双动挤压机挤压：合金锭加热温度为450-550℃，挤压模定径带长度为12mm，挤压模角为75度，挤压温度为850℃，挤压速度V＝17mm/s。
步骤五：挤制出外径为￠50mm，公差为+/-1mm的合金棒后通过矫直及车床加工成直径为￠45mm，公差为+/-0.05mm，然后作为成品包装。
实施例2
风电装备用高传导高弹性合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量4％的镍，占合金棒总重量3％的磷，占合金棒总重量3％的锌，余量为电解铜。
上述风电装备用高传导高弹性合金棒成品通过与实施例1相同的方法得到。
实施例3
风电装备用高传导高弹性合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量3％的镍，占合金棒总重量1.5％的磷，占合金棒总重量2％的锌，余量为铜。
上述风电装备用高传导高弹性合金棒成品通过与实施例1相同的方法得到。
比较例1
传统铜合金棒由以下组分组成：占合金棒总重量64-66％的铜，余量为锌。
上述传统铜合金棒采用本领域公知的方法得到。
比较例2
铍青铜合金棒由以下组分组成：占合金棒总重量1.8-2.1％的铍，占合金棒总重量0.2-0.5％的镍，余量为铜，其中杂质含量≤0.5％。
上述铍青铜合金棒采用本领域公知的方法得到。
本发明的风电装备用高传导高弹性合金棒以及传统铜合金棒和铍青铜合金棒的机械性能如表1所示。
表1
以上所述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。
Claims (6)
1.一种风电装备用高传导高弹性合金棒，其特征在于，由以下组分组成：占合金棒总重量2-4％的镍，占合金棒总重量1-3％的磷，占合金棒总重量1-3％的锌，余量为铜。
2.根据权利要求1所述的风电装备用高传导高弹性合金棒，其特征在于，铜为电解铜。
3.一种如权利要求1所述的风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照配比将铜、镍、磷、锌置于工频电炉内，加热至1300℃-1450℃，待完全熔化后将液态合金保温至1380℃；
2)将完全熔化的液态合金充分搅拌后，在其上面覆盖石墨粉以防止其氧化；
3)保温时间30-40分钟后，重新升温并开启工频电炉的振动装置，将液态合金铸造成规定外径和长度的实心合金锭材；
4)挤压步骤3)铸造成的实心合金锭材，挤制出规定外径的合金棒，然后通过矫直及车床加工成成品规格直径的成品。
4.根据权利要求3所述的风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法，其特征在于，铜为电解铜。
5.根据权利要求3所述的风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法，其特征在于，步骤2)中的石墨粉为高纯度鳞片状石墨粉，覆盖厚度为17-22cm。
6.根据权利要求3所述的风电装备用高传导高弹性合金棒的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用水平连铸方法铸造液态合金。
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