CN102896150A - 一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种银复铜镶嵌贯穿式复合材料的制备方法，将银、铜锭按设计形状挤压成异型带材，先分别对异型银带和购置的异型铜带进行表面清洗，去除其表面的油污、杂质和氧化物，再将银带和铜带相互镶嵌成一体，将两头进行加固焊接，制成预复合材料。将预复合坯料在完全气氛保护的状态下进行连续大轧下量热轧复合成一条银复铜复合材料，再由收料机牵引收料，然后扩散退火，轧制和裁剪等获得成品。本申请具有结合强度高，制造设备要求低，加工容易，带材长度长，便于自动化加工，可大批量制造，从而大大降低成本等优点。

Description

一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种材料加工方法，具体是指银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法。 

背景技术

贵金属（金银等）复合材料，电器开关、温控器、熔断器、微电机电刷等仪器仪表的新型接触材料，它主要承接接通、分断电流和熔断的作用，其具有较好的耐电磨性、导电性和熔断性能，在低压电器和熔断器中得到广泛应用，其具有综合性能好和银耗少的优点，有效节约了贵金属资源的消耗。 

银复铜贯穿式复合材料作为纯银的替代材料，即保持了纯银材料的快速熔断效果，是一种目前理想的替代纯银熔断的材料。 

目前制造贯穿式和侧面银铜复合带的制备方法有钎焊复合、液压复合、焊接复合等，如公开的有中国专利： 

CN100496778C，一种双侧面镶嵌式热轧复合银铜材的制备方法。其方法需要在氩气气氛保护的加热炉内保温加热一定时间后，再从炉内取出轧制复合，其存在的缺点是：对气氛保护炉设备保护效果要求高，在轧制过程中材料易产生氧化，复合材料结合强度稳定性较差，其制造设备能力要求高，材料制造长度短，不适合大批量制造。

CN101670365A,一种双侧面镶嵌式银复铜复合带材的制备方法，其存在的缺点是：其结合处需加制钎焊料，结合处钎焊熔焊完全性不稳定，增加焊料制造难度大，材料长度较短，不适合大批量生产。 

CN101318286A，贯穿式侧向复合板带材的制备方法及模具热压装置，所述的制备方法为液压机大压下量压制复合，再热处理、轧制，其存在的缺点是：设备要求高，其模具热压装置使用寿命有限，操作难度大，制作效率低，加工成本高。 

综上，现有的技术中基本上存在以下问题： 

1、制备的带材长度有限，多为短板材复合，不能满足自动化轧制、冲制、焊接等的需求；

2、复合装备一次性投资较大，工艺控制难度较大；

3、材料成品率较低，从而使材料加工费用较高；

4、复合过程材料易氧化，结合强度较差，不适合银铜类材料复合。

针对以上问题，必须开发复合强度良好，制造成本低，材料利用率较高，可以大批量制造的长带材制造方法。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种适合大批量生产、低成本、银铜结合处牢固稳定、产品长度长，且对设备和加工难度要求低的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法。 

   为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下步骤： 

（1）制备异型银带和异型铜带，所述的异型银带两侧面中的至少一侧面为居中向内凹进深度2～5mm，角度为90°～136°的凹角，异型铜带的至少一侧面居中凸出高度2～5mm，角度为90°～136°的凸角，且异型铜带凸出部位与异型银带的凹进部位形状尺寸相适配；

（2）将异型银带和异型铜带进行表面清洗，去除其表面的油污、杂质和氧化物；

（3）将异型铜带分别镶嵌定位在异型银带的边侧，异型银带的凹进部位和异型铜带的凸出部位相嵌合，将两头进行加固焊接，制成预复合坯料；

（4）预复合坯料在氢气保护气氛的状态下进行连续大轧下量的热轧复合成一条银复铜复合材料，再由收料机牵引收料，得到复合坯料；（5）将复合坯料进行扩散退火，炉内通保护气氛，退火后进行表面清洗，清洗干净后送入二辊中轧机进行粗轧制，粗轧后送入四辊精密轧机进行成品精密轧制，将精轧好的复合材料送入纵剪机，进行精密纵剪，制成银复铜贯穿复合带材成品。

    进一步设置是所述的步骤（3）的加固焊接是采用氩弧焊对镶嵌后的复合带材的头尾两端进行20～30mm的焊接。 

    进一步所述的步骤（4）是在连续热轧设备中进行，该连续热轧设备顺序安装有放料机、加热炉、镶嵌定位模具、防氧化保护装置、轧机和收料机，所述的放料机为外径￠400～￠600mm，放料张力为5～30公斤，所述的连续加热炉为电阻加热炉，加热温度为650～800C°，加热速度为0.5～3m/min，加热炉长度为6米，所述的镶嵌模具为进口宽度为40～150mm，高度为5～10mm，所述的防氧化保护装置是加热炉和轧机连接处防氧化保护装置装置为环形喷气管，保护材料从炉子出来后进入轧辊时氧化，所述的轧机为轧制速度为0.5～10m/min，轧机轧制力为20～150吨，所述的收料机为，收料张力5～30公斤，收卷内径￠400～￠600mm，收料速度0～30m/min。 

    进一步所述的（4）中一次轧压量为50%～80%，形成固相结合面。 

    进一步设置是所述的氢气保护气氛，氢气流量3～10m³/h。 

    进一步设置是所述步骤（5）中的扩散退火为复合坯料在气氛保护炉内进行扩散退火，退火温度300～600℃，恒温时间为1～5小时，保护气氛为氢氮混合气，氢气流量为1～10m³/h，氮气流量为0.5～5m³/h。 

进一步设置是所述的步骤（5）中将退火后的复合坯料进行表面清洗，去除表面的氧化皮和杂质，送入二辊中轧机进行轧制，中轧道次变形量10%～20%，总变形量为20%～75%，在四辊精轧机上精轧至成品厚度，精轧道次变形量5%～10%，在经纵剪机分剪成成品宽度，产品纵剪成品宽度20～150mm，纵剪速度1～30m/min，制得银复铜镶嵌贯穿式复合带材成品。 

进一步设置是所述的异型银带两侧面均居中向内凹进深度2～5mm，角度为90°～136°的凹角，所述的异型铜带一侧面居中凸出高度2～5mm，角度为90°～136°的凸角，且异型铜带凸出部位与异型银带的凹进部位形状尺寸相适配，且所述的步骤（3）为将两条异型铜带分别镶嵌定位在异型银带的两侧，异型银带的凹进部位和异型铜带的凸出部位相嵌合，将两头进行加固焊接，制成预复合坯料。    

本申请所加工的银复铜镶嵌贯穿式复合材料，贯穿复银条数可以是两条、三条或若干条，最多可复合五条。

本发明利用连续加热热轧复合技术开发出很长一条带材（12～150m），提高结合强度，生产效率及成品率，降低制造成本，满足后续自动化生产。 

本发明的优点是解决了材料在加热过程中氧化、加热炉与热轧机连接和收放料技术，使复合坯料在一种完全保护的条件下加热和轧制，热轧复合后的复合坯料其银铜的结合紧密，结合处没有氧化，稳定结合强度，经过扩散退火使银铜原子互相扩散，增强和稳定复合处结合牢固度，结合强度高，稳定，安全可靠，替代广泛应用的纯银熔断器中的材料和纯银触点材料，既满足使用要求，又大大节约贵金属的使用，制造设备要求低，加工容易，带材长度长，便于自动化加工，可大批量制造，从而大大降低成本。 

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。 

附图说明

图1为本申请的镶嵌示意图； 

图2为本申请的连续热轧设备复合示意图。

具体实施方式

    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，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定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。 

本发明公开一种银复铜镶嵌贯穿式复合材料制备方法。如附图1所示，银7与铜8相互装配镶嵌，制成复合坯料，如图2所示，表面清洗好的复合坯料采用放料机1连续放料进入气氛保护加热炉内2，经过保温加热后进入定位装置3，再进入气氛保护装置4并进入轧辊5，复合后的复合材料牵引收卷在收料机6上，然后再扩散退火、清洗、轧制、纵剪得到贯穿式侧面成品复合带材。 

实施例1 一种相间一条银复铜复合带材的制备方法，备料银锭挤压成异型银带和购置的异型铜带材表面清洗，一条银带两侧面为居中向内凹进深度3mm，角度为118°的凹角，总宽度30mm，厚度10mm。两条铜带为一侧居中凸3mm,角度为118°的凸角，总宽度25mm，厚度10mm。一条银带和两条铜带形成复合坯料。将银带和铜带的表面去除油和杂质，材料过酸、打磨和烘干制得干净的复合坯料，硫酸浓度15%，打磨材料为钢丝轮，钢丝直径￠0.1mm,清洗速度2.5m/min。将清洗好的材料放置复合设备的放料机上，材料头部装配好，银带在中间，两侧各镶嵌一条铜带，使用氩弧焊焊接，焊接长度30mm，头部衔接一条牵引带，牵引带为宽40mm，厚0.5mm的不锈钢带材。将材料连续牵引进入气氛保护加热炉内，加热炉温度700℃，保护气氛为氢气，氢气流量3.5m³/h。材料加热后，通过保护区进入轧辊进行热轧复合，轧制速度5m/min,压下料70%，轧制厚度3mm，，将复合轧制好的材料牵引在轧机后面的收料机上。将热轧复合好的材料进行扩散退火，退火温度400C°，保温时间2小时，保护气氛为氢气，气体流量为1.0m³/h。将退火后复合材料表面采用连续清洗，材料过酸、打磨和烘干制得干净的复合带材，硫酸浓度10%，打磨材料为钢丝轮，钢丝直径￠0.1mm,清洗速度3m/min，将清洗后的粗轧至1.0mm道次轧压量20%，将粗轧后的材料精轧至0.2±0.01mm, 道次轧压量10%，再纵剪至70±0.05 mm宽成品复合带材，然后检测、包装、入库。 

实施例2一种相间两条银复铜复合带材的制备方法，备料银锭挤压成异型银带和购置的异型铜带材表面清洗，两条银带两侧面为居中向内凹进深度3.5mm,角度为104°的凹角，总宽度15mm，厚度9mm。两条铜带为一侧居中凸3.5mm,角度为104°的凸角，总宽度20mm，厚度9mm，一条铜带为两侧居中凸3.5mm,角度为104°的凸角，总宽度15mm，厚度9mm。两条银带和三条铜带形成复合坯料。将银带和铜带的表面去除油和杂质，材料过酸、打磨和烘干制得干净的复合坯料，硫酸浓度13%，打磨材料为钢丝轮，钢丝直径￠0.2mm,清洗速度3m/min。将清洗好的材料放置复合设备的放料机上，材料头部装配好，一条两侧凸出的铜带镶嵌中间，两侧各镶嵌一条银带，银带两侧各镶嵌一条铜带，使用氩弧焊焊接，焊接长度28mm，头部衔接一条牵引带，牵引带为宽40mm，厚0.5mm的不锈钢带材。将材料连续牵引进入气氛保护加热炉内，加热炉温度750℃，保护气氛为氢气，氢气流量2.5m³/h。材料加热后，通过保护区进入轧辊进行热轧复合，轧制速度4m/min,压下料70%，轧制厚度2.7mm，，将复合轧制好的材料牵引在轧机后面的收料机上。将热轧复合好的材料进行扩散退火，退火温度430C°，保温时间3小时，保护气氛为氢气，气体流量为1.5m³/h。将退火后复合材料表面采用连续清洗，材料过酸、打磨和烘干制得干净的复合带材，硫酸浓度12%，打磨材料为钢丝轮，钢丝直径￠0.15mm,清洗速度3.5m/min，将清洗后的材料粗轧至1.2mm道次轧压量20%，将粗轧后的材料精轧至0.25±0.01mm, 道次轧压量12%，再纵剪至80±0.05 mm宽成品复合带材，然后检测、包装、入库。 

本发明的侧面贯穿复合带材可根据不同需求对复银带材宽度、厚度、和总宽度进行调整，带材成品最窄复合20mm，最宽复合150mm；带材厚度最薄0.05mm，最厚2mm的侧面和相间贯穿式复合带材。 

Claims (8)

1.一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制备异型银带和异型铜带，所述的异型银带两侧面中的至少一侧面为居中向内凹进深度2～5mm，角度为90°～136°的凹角，异型铜带的至少一侧面居中凸出高度2～5mm，角度为90°～136°的凸角，且异型铜带凸出部位与异型银带的凹进部位形状尺寸相适配；

（2）将异型银带和异型铜带进行表面清洗，去除其表面的油污、杂质和氧化物；

（3）将异型铜带分别镶嵌定位在异型银带的边侧，异型银带的凹进部位和异型铜带的凸出部位相嵌合，将两头进行加固焊接，制成预复合坯料；

（4）预复合坯料在氢气保护气氛的状态下进行连续大轧下量的热轧复合成一条银复铜复合材料，再由收料机牵引收料，得到复合坯料；

（5）将复合坯料进行扩散退火，炉内通保护气氛，退火后进行表面清洗，清洗干净后送入二辊中轧机进行粗轧制，粗轧后送入四辊精密轧机进行成品精密轧制，将精轧好的复合材料送入纵剪机，进行精密纵剪，制成银复铜贯穿复合带材成品。

2.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的步骤（3）的加固焊接是采用氩弧焊对镶嵌后的复合带材的头尾两端进行20～30mm的焊接。

3.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的步骤（4）是在连续热轧设备中进行，该连续热轧设备顺序安装有放料机、加热炉、镶嵌定位模具、防氧化保护装置、轧机和收料机，所述的放料机为外径Φ400～Φ600mm，放料张力为5～30公斤，所述的连续加热炉为电阻加热炉，加热温度为650～800C°，加热速度为0.5～3m/min，加热炉长度为6米，所述的镶嵌模具为进口宽度为40～150mm，高度为5～10mm，所述的防氧化保护装置是加热炉和轧机连接处防氧化保护装置装置为环形喷气管，保护材料从炉子出来后进入轧辊时氧化，所述的轧机为轧制速度为0.5～10m/min，轧机轧制力为20～150吨，所述的收料机为，收料张力5～30公斤，收卷内径Φ400～Φ600mm，收料速度0～30m/min。

4.根据权利要求3所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的（4）中一次轧压量为50%～80%，形成固相结合面。

5.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的氢气保护气氛，氢气流量3～10m³/h。

6.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中的扩散退火为复合坯料在气氛保护炉内进行扩散退火，退火温度300～600℃，恒温时间为1～5h，保护气氛为氢氮混合气，氢气流量为1～10m³/h，氮气流量为0.5～5m³/h。

7.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的步骤（5）中将退火后的复合坯料进行表面清洗，去除表面的氧化皮和杂质，送入二辊中轧机进行轧制，中轧道次变形量10%～20%，总变形量为20%～75%，在四辊精轧机上精轧至成品厚度，精轧道次变形量5%～10%，在经纵剪机分剪成成品宽度，产品纵剪成品宽度20～150mm，纵剪速度1～30m/min，制得银复铜镶嵌贯穿式复合带材成品。

8.根据权利要求1所述的一种银复铜镶嵌贯穿式复合带材的制备方法，其特征在于：所述的异型银带两侧面均居中向内凹进深度2～5mm，角度为90°～136°的凹角，所述的异型铜带一侧面居中凸出高度2～5mm，角度为90°～136°的凸角，且异型铜带凸出部位与异型银带的凹进部位形状尺寸相适配，且所述的步骤（3）为将两条异型铜带分别镶嵌定位在异型银带的两侧，异型银带的凹进部位和异型铜带的凸出部位相嵌合，将两头进行加固焊接，制成预复合坯料。

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