CN104046815A - 一种汽车用低硅代铅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用低硅代铅铜合金线的制备方法，其各元素成分的重量百分比如下：Si0.4-0.8、Al0.3-0.5、Cr0.2-0.3、Sn0.15-0.25、Mn0.1-0.2、Fe0.05-0.15、Ti0.06-0.12、V0.04-0.07、Sr0.01-0.03、At0.015-0.052、La0.02-0.03、Gd0.01-0.02、Zr0.008-0.016、B0.005-0.015、S0.003-0.006、P0.005-0.01，余量为铜及不可避免的杂质。本发明采用Si元素替代Pb元素，避免了铜合金线在生产和使用过程中Pb对环境和人体的危害并具有强度好，完全系数高，成本低，使用寿命长的优点；还具有优良的切削性能、耐腐蚀性、韧性、热加工性能以及焊接性能，具有巨大的工业前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用低硅代铅铜合金线的制备方法，属于铜合金制造技术领域。
背景技术
近年来, 随着环保和安全意识的不断提高，汽车对铜合金线的安全性能提出了更高的要求。目前市场上铜合金线中都含有一定的铅元素，使得铜合金线在生产和使用过程中对环境和人体造成危害，所以急需开发一种环保安全无铅铜合金线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车用低硅代铅铜合金线的制备方法，采用硅元素替代铅元素，且不影响铜合金线的切削性能、导电性能以及机械性能，避免了铅元素重金属污染。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽车用低硅代铅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：Si 0.4-0.8、Al 0.3-0.5、Cr 0.2-0.3、Sn 0.15-0.25、Mn 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Ti 0.06-0.12、V 0.04-0.07、 Sr 0.01-0.03、At 0.015-0.052、La 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02、Zr 0.008-0.016、B 0.005-0.015、S 0.003-0.006、P 0.005-0.01，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1240-1280℃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1250-1350℃，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1260-1320℃；
（2）采用连铸连轧成铜合金杆，将制得的铜合金杆先以100-120℃/h速率升温至220-240℃，保温5-10h，再以110-130℃/h速率升温至460-480℃，保温3-6h，再以80-100℃/h速率升温至680-720℃,保温2-3h，然后以120-150℃/h速率降温至360-390℃/h，保温4-5h，再以180-240℃/h速率升温至780-840℃，保温2-3h，再以60-70℃/h速率升温至920-960℃，保温0.5-1.5h,再以310-340℃/h速率降温至280-300℃，保温4-8h，淬40-50℃水，降温至140-160℃；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120-150℃/h速率升温至260-280℃，保温4-6h，再以100-120℃/h速率升温至420-450℃，保温2-3h；然后以280-320℃/h速率迅速降温至110-130℃后放入0-5℃冰盐水中降至50℃以下；然后取出以40-50℃/h速率升温至80-90℃，保温10-15h，再以60-70℃/h速率升温至180-220℃，保温5-10h，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-550 1-2；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Si元素替代Pb元素，避免了铜合金线在生产和使用过程中Pb对环境和人体的危害并具有强度好，完全系数高，成本低，使用寿命长的优点；还具有优良的切削性能、耐腐蚀性、韧性、热加工性能以及焊接性能，具有巨大的工业前景。
具体实施方式
一种汽车用低硅代铅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：Si 0.4-0.8、Al 0.3-0.5、Cr 0.2-0.3、Sn 0.15-0.25、Mn 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Ti 0.06-0.12、V 0.04-0.07、 Sr 0.01-0.03、At 0.015-0.052、La 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02、Zr 0.008-0.016、B 0.005-0.015、S 0.003-0.006、P 0.005-0.01，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1260℃下进行熔炼，待金属全部熔化后，撒上覆盖剂覆盖，保温15min，然后将铜合金溶液升温至1320℃，加入精炼剂搅精炼25min，扒渣后静置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，浇铸温度为1280℃；
（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240℃，保温6h，再以130℃/h速率升温至470℃，保温4h，再以100℃/h速率升温至710℃,保温2h，然后以140℃/h速率降温至380℃/h，保温4h，再以220℃/h速率升温至820℃，保温2h，再以70℃/h速率升温至940℃，保温1h,再以330℃/h速率降温至280℃，保温6h，淬50℃水，降温至150℃；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130℃/h速率升温至270℃，保温5h，再以110℃/h速率升温至430℃，保温3h；然后以300℃/h速率迅速降温至120℃后放入2℃冰盐水中降至50℃以下；然后取出以50℃/h速率升温至90℃，保温10h，再以70℃/h速率升温至210℃，保温8h，空冷至室温即可。
所述覆盖剂由以下重量（kg）的原料：玻璃粉 6、石灰石15、钾长石10、橄榄石6、硼泥 14、火山灰8、椰壳炭 12、纳米氮化铝 4，经混合，烘干，粉碎，过250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 3、萤石 2、蒙脱石 3、碳酸钠 4、氟硅酸钠 5、二硼化钒 2.5、刚玉粉 1、树木灰烬 2、纳米氮化硅 1.5、硅烷偶联剂KH-550 1.5；b、将海泡石、萤石、蒙脱石混合均匀送入520℃下煅烧5h，取出粉碎过300目筛；加水打浆制成45%的浆液，然后加浓度为15%的盐酸溶液调节浆液PH=5.5，2000rpm高速研磨30min，用浓度为16%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7min，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511Mpa，屈服强度为398Mpa，延伸率22%，导电率IACS（20℃）93%。
Claims (3)
1.一种汽车用低硅代铅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：Si 0.4-0.8、Al 0.3-0.5、Cr 0.2-0.3、Sn 0.15-0.25、Mn 0.1-0.2、Fe 0.05-0.15、Ti 0.06-0.12、V 0.04-0.07、 Sr 0.01-0.03、At 0.015-0.052、La 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02、Zr 0.008-0.016、B 0.005-0.015、S 0.003-0.006、P 0.005-0.01，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1240-1280℃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1250-1350℃，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1260-1320℃；
（2）采用连铸连轧成铜合金杆，将制得的铜合金杆先以100-120℃/h速率升温至220-240℃，保温5-10h，再以110-130℃/h速率升温至460-480℃，保温3-6h，再以80-100℃/h速率升温至680-720℃,保温2-3h，然后以120-150℃/h速率降温至360-390℃/h，保温4-5h，再以180-240℃/h速率升温至780-840℃，保温2-3h，再以60-70℃/h速率升温至920-960℃，保温0.5-1.5h,再以310-340℃/h速率降温至280-300℃，保温4-8h，淬40-50℃水，降温至140-160℃；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120-150℃/h速率升温至260-280℃，保温4-6h，再以100-120℃/h速率升温至420-450℃，保温2-3h；然后以280-320℃/h速率迅速降温至110-130℃后放入0-5℃冰盐水中降至50℃以下；然后取出以40-50℃/h速率升温至80-90℃，保温10-15h，再以60-70℃/h速率升温至180-220℃，保温5-10h，空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用低硅代铅铜合金线的制备方法，其特征在于，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。
3. 根据权利要求1所述的一种汽车用低硅代铅铜合金线的制备方法，其特征在于，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-550 1-2；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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