CN104046811B - 一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法，其各元素成分的重量百分比如下：Al0.6-1.2、Zn0.4-0.8、Sn0.25-0.35、Fe0.2-0.3、Mn0.15-0.25、Si0.08-0.14、Co0.17-0.23、Zr0.03-0.05、B0.02-0.03、Rh0.015-0.025、Ge0.01-0.02、Y0.02-0.03、Ce0.02-0.03、Sc0.01-0.02、P0.005-0.01，余量为铜及不可避免的杂质。本发明采用Al、Fe、Si、Sn、Co、Rh、Ge等元素替代Pb、Bi两种元素，避免其在生产和使用过程中对环境和人体的危害并可以提高其机械强度，降低成本，延长使用寿命；本发明铜合金线还具有优良的抗热应力裂纹性能、塑性、韧性、加工性能以及焊接性能，热加工和焊接过程中，大大减少了应力裂纹的产生，提高了铜合金线的性能可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法，属于铜合金制造技术领域。
背景技术
铜合金线具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性，广泛应用于发汽车电气部件中。目前市场上的铜合金线在热加工以及焊接过程中，容易产生应力裂纹，从而影响铜合金线的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种切削新性能好、焊接无裂纹、加工性能良好、机械强度高的汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Al0.6-1.2、Zn0.4-0.8、Sn0.25-0.35、Fe0.2-0.3、Mn0.15-0.25、Si0.08-0.14、Co0.17-0.23、Zr0.03-0.05、B0.02-0.03、Rh0.015-0.025、Ge0.01-0.02、Y0.02-0.03、Ce0.02-0.03、Sc0.01-0.02、P0.005-0.01，余量为铜及不可避免的杂质进行配料，将炉料投入熔炼炉在1220-1260℃下进行熔炼，待金属全部熔化后，撒上覆盖剂覆盖，保温10-15min，然后将铜合金溶液升温至1250-1300℃，加入精炼剂搅精炼20-25min，扒渣后静置15-20min；再对铜合金液进行炉前化学快速分析，分析合格后即可浇铸，浇铸温度控制在1180-1240℃；
（2）采用连铸连轧成铜合金杆，将制得的铜合金杆先以110-130℃/h速率升温至240-280℃，保温4-7h，再以120-150℃/h速率升温至540-580℃，保温3-4h；然后以80-100℃/h速率降温至330-360℃，保温4-6h，再以140-180℃/h速率升温至650-680℃，保温2-3h，再以100-120℃/h速率升温至930-950℃，保温1-2h；然后以130-160℃/h速率降温至710-730℃，保温2-3h，再以150-200℃/h速率降温至420-440℃，保温3-5h，淬40-50℃水，降温至150-170℃；然后用拉丝机将铜合金杆拉制成铜合金单线；
（3）将铜合金线材送入热处理炉中进行时效处理：先以80-100℃/h速率升温至220-240℃，保温3-5h，再以60-80℃/h速率升温至360-380℃，保温2-3h；然后以70-90℃/h速率降温至200-220℃，保温4-6h，水冷至室温，再以120-150℃/h速率升温至280-320℃，保温2-3h，再以70-80℃/h速率升温至420-460℃，保温1-2h，再以180-220℃/h速率降温至160-190℃，空冷至室温即可。
所述覆盖剂由以下重量份的原料：玻璃粉5-10、石灰石10-15、钾长石8-12、橄榄石4-8、硼泥12-16、火山灰5-10、椰壳炭9-13、纳米氮化铝3-6，经混合，烘干，粉碎，过150-250目筛即可。
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：海泡石3-5、萤石1-2、蒙脱石2-3、碳酸钠3-4、氟硅酸钠4-6、二硼化钒2-2.5、刚玉粉1-2、树木灰烬2-3、纳米氮化硅1.5-2.5、硅烷偶联剂KH-5501-2；b、将海泡石、萤石、蒙脱石混合均匀送入510-540℃下煅烧3-5h，取出粉碎过200-300目筛；加水打浆制成40-50%的浆液，然后加浓度为10-15%的盐酸溶液调节浆液PH=4.5-5.5，2000-3000rpm高速研磨20-30min，用浓度为15-20%的氢氧化钠溶液调节研磨液PH值为中性，喷雾干燥得粉末，再加入其余原料，1000-1500rpm高速搅拌5-10min，烘干，粉碎，过300-400目筛即可。
本发明的有益效果：
本发明采用Al、Fe、Si、Sn、Co、Rh、Ge等元素替代Pb、Bi两种元素，避免其在生产和使用过程中对环境和人体的危害并可以提高其机械强度，降低成本，延长使用寿命；本发明铜合金线还具有优良的抗热应力裂纹性能、塑性、韧性、加工性能以及焊接性能，热加工和焊接过程中，大大减少了应力裂纹的产生，提高了铜合金线的性能可靠性。
具体实施方式
一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Al0.6-1.2、Zn0.4-0.8、Sn0.25-0.35、Fe0.2-0.3、Mn0.15-0.25、Si0.08-0.14、Co0.17-0.23、Zr0.03-0.05、B0.02-0.03、Rh0.015-0.025、Ge0.01-0.02、Y0.02-0.03、Ce0.02-0.03、Sc0.01-0.02、P0.005-0.01，余量为铜及不可避免的杂质进行配料，将炉料投入熔炼炉在1250℃下进行熔炼，待金属全部熔化后，撒上覆盖剂覆盖，保温12min，然后将铜合金溶液升温至1280℃，加入精炼剂搅精炼22min，扒渣后静置18min；再对铜合金液进行炉前化学快速分析，分析合格后即可浇铸，浇铸温度为1240℃；
（2）采用连铸连轧成铜合金杆，将制得的铜合金杆先以120℃/h速率升温至250℃，保温6h，再以150℃/h速率升温至560℃，保温4h；然后以100℃/h速率降温至340℃，保温5h，再以160℃/h速率升温至670℃，保温2h，再以120℃/h速率升温至940℃，保温1h；然后以150℃/h速率降温至720℃，保温2h，再以180℃/h速率降温至430℃，保温4h，淬40℃水，降温至155℃；然后用拉丝机将铜合金杆拉制成铜合金单线；
（3）将铜合金线材送入热处理炉中进行时效处理：先以90℃/h速率升温至230℃，保温4h，再以70℃/h速率升温至360℃，保温3h；然后以90℃/h速率降温至210℃，保温5h，水冷至室温，再以130℃/h速率升温至300℃，保温3h，再以80℃/h速率升温至440℃，保温1h，再以220℃/h速率降温至180℃，空冷至室温即可。
所述覆盖剂由以下重量（kg）的原料：玻璃粉8、石灰石12、钾长石10、橄榄石5、硼泥15、火山灰8、椰壳炭11、纳米氮化铝6，经混合，烘干，粉碎，过200目筛即可。
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量（kg）的原料：海泡石5、萤石2、蒙脱石2、碳酸钠3、氟硅酸钠5、二硼化钒2.5、刚玉粉1.5、树木灰烬3、纳米氮化硅2、硅烷偶联剂KH-5502；b、将海泡石、萤石、蒙脱石混合均匀送入540℃下煅烧3h，取出粉碎过200目筛；加水打浆制成45%的浆液，然后加浓度为12%的盐酸溶液调节浆液PH=5.0，2500rpm高速研磨30min，用浓度为15%的氢氧化钠溶液调节研磨液PH值为中性，喷雾干燥得粉末，再加入其余原料，1500rpm高速搅拌6min，烘干，粉碎，过300目筛即可。
制得的铜合金线经检验，其主要性能为：抗拉强度498Mpa，屈服强度为384Mpa，延伸率23%，导电率IACS（20℃）91%。
Claims (1)
1.一种汽车电气部件用抗热应力铜合金线的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按照元素质量百分数满足下列要求：Al0.6-1.2、Zn0.4-0.8、Sn0.25-0.35、Fe0.2-0.3、Mn0.15-0.25、Si0.08-0.14、Co0.17-0.23、Zr0.03-0.05、B0.02-0.03、Rh0.015-0.025、Ge0.01-0.02、Y0.02-0.03、Ce0.02-0.03、Sc0.01-0.02、P0.005-0.01，余量为铜及不可避免的杂质进行配料，将炉料投入熔炼炉在1220-1260℃下进行熔炼，待金属全部熔化后，撒上覆盖剂覆盖，保温10-15min，然后将铜合金溶液升温至1250-1300℃，加入精炼剂搅精炼20-25min，扒渣后静置15-20min；再对铜合金液进行炉前化学快速分析，分析合格后即可浇铸，浇铸温度控制在1180-1240℃；
（2）采用连铸连轧成铜合金杆，将制得的铜合金杆先以110-130℃/h速率升温至240-280℃，保温4-7h，再以120-150℃/h速率升温至540-580℃，保温3-4h；然后以80-100℃/h速率降温至330-360℃，保温4-6h，再以140-180℃/h速率升温至650-680℃，保温2-3h，再以100-120℃/h速率升温至930-950℃，保温1-2h；然后以130-160℃/h速率降温至710-730℃，保温2-3h，再以150-200℃/h速率降温至420-440℃，保温3-5h，淬40-50℃水，降温至150-170℃；然后用拉丝机将铜合金杆拉制成铜合金单线；
将铜合金线材送入热处理炉中进行时效处理：先以80-100℃/h速率升温至220-240℃，保温3-5h，再以60-80℃/h速率升温至360-380℃，保温2-3h；然后以70-90℃/h速率降温至200-220℃，保温4-6h，水冷至室温，再以120-150℃/h速率升温至280-320℃，保温2-3h，再以70-80℃/h速率升温至420-460℃，保温1-2h，再以180-220℃/h速率降温至160-190℃，空冷至室温即可；
所述覆盖剂由以下重量份的原料：玻璃粉5-10、石灰石10-15、钾长石8-12、橄榄石4-8、硼泥12-16、火山灰5-10、椰壳炭9-13、纳米氮化铝3-6，经混合，烘干，粉碎，过150-250目筛即可；
所述精炼剂的制备方法如下：a、取以下重量份的原料：海泡石3-5、萤石1-2、蒙脱石2-3、碳酸钠3-4、氟硅酸钠4-6、二硼化钒2-2.5、刚玉粉1-2、树木灰烬2-3、纳米氮化硅1.5-2.5、硅烷偶联剂KH-5501-2；b、将海泡石、萤石、蒙脱石混合均匀送入510-540℃下煅烧3-5h，取出粉碎过200-300目筛；加水打浆制成40-50%的浆液，然后加浓度为10-15%的盐酸溶液调节浆液PH=4.5-5.5，2000-3000rpm高速研磨20-30min，用浓度为15-20%的氢氧化钠溶液调节研磨液PH值为中性，喷雾干燥得粉末，再加入其余原料，1000-1500rpm高速搅拌5-10min，烘干，粉碎，过300-400目筛即可。
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