CN1043252C - 接触网导线用铜合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜基合金，其化学成成(质量%)由Mg0.20-0.45、RE(La+Ce)0.05-0.25、Ni0-0.30%、Sn0-0.30%、余量为Cu和不可避免的杂质组成。其中RE指总含量为98.5%的混合稀土。采用上述化学组分的合金，精炼后在隔绝缘空气的条件下用连铸法制成Φ20mm的毛坯，经轧制可制成需要规格的接触网导线。这种合金导线强度为500MPa级、电导率≤0.0254Ωmm2/m(导电率为68%Ⅱ-ACS)、软化起始温度为385℃，是一种既能满足高速、重载铁道接触网导线的使用要求，而价格又较低的一种接触网导线用的铜合金。

Description

接触网导线用铜合金
本发明涉及一种高速电气化铁道接触网导线用的铜合金。
提高列车速度以缩短运行时间是提高铁路运量的基本措施之一。高速列车多采用电力牵引，接触网导线是电力机车集电弓在其下部滑行的一种导线，其强度、导电性、耐高温性、料源及价格直接影响到电力机车取流的可靠性，使用寿命及经济效果。为此，各国均在研制综合性能好，料源充足、价格合理的铜合金以备制作既能满足高速列车运行时受电要求、弓网磨耗低而价格又低廉的接触网导线。
欧美主要几个工业国家采用的高强度镉铜合金导线综合性能较好，但含有第一类有毒污染物镉，现已开始停止使用。现应用较多的是Ag-Sn-Cu合金接触线，其强度、耐磨性与纯铜导线差别不大，仅能提高再结晶温度。而采用贵重稀有的Ag，由于价格、料源问题，难于大量推广采用。目前最先进的铜合金导线当数德国联邦铁路股份公司(DBAG)Re330接触网用的500MPa级含镁0.6％(质量百分数)的铜镁合金。
采用这种德国Re330铜镁合金制作的导线：允许使用应力为280MPa(500MPa级)、软化起始温度为385℃，故受流质量好，设计寿命可达200万弓架次，达到国际认同的先进标准。但这种合金含镁量高达0.6％，加工时熔融铜水的流动性差，渣含量较高，故在连续铸造毛坯时质量难控制，成品合格率易受影响，导致成本较高，难于在我国推广使用。
本发明的目的在于设计一种强度为500MPa级，导电率达68％,IACS，软化起始温度为385℃，而加工性好，产品质量易控制、成本远低于Re330的接触网导线用的铜合金。
率发明采用的技术方案是：设计一种稀土低镁合金，这种铜基合金中，铜保证其具有优良的导电性能，Mg、Ni、Sn微合金化元素，其中Mg起主固溶强化作用，但其加入量过大对铜合金的导电性、工艺性能均有不利影响。稀土的引入除改善本合金的工艺性、利于精炼，除气及微合金化作用外对导电性强度有明显提高。本发明Mg的用量从0.6降至0.20-0.45，熔融铜的流动性增加，工艺性得到改善，加上Mg-RE的复合效应制作的导线韧性好，导电率稳定，特别是因为稀土料源充足、采用降低镁用量引入价廉、料源充足的稀土，改善了成形工艺、产品质量易控制，合格率高，成本亦得到降低。本发明稀土镁合金由下述成份组成：Mg0.2-0.45％,RE(La+Ce)0.05-0.25％,Ni0-0.30％,Sn0-0.30％，余量为Cu和不可避免的杂质；其中RE指La、Ce总含量为98.5％的混合稀土。
在上述百分比内，调整Mg、RE、Ni、Sn在合金中所占的比例，可以得到不同强度和导电率的铜合金导线，以满足实际使用中的不同需求。
用上述化学组分制作的铜合金接触线，强度可达450-500MPa，电阻率≤0.0254Ωmm2/m(导电率为68％IACS)，软化起始温度385℃，完全能满足当今的高速、重载铁道接触网导线的使用要求。而且加工性好，产品质量稳定，成本远低于进口的Re330。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例编号     化学成分(％)     性能不低于     主要特征
  Mg   Ni  Sn  RE  Cu  σ(MPa)  δ(％) 导电率(％)
    1  0.25    -   -  0.25 余量     522     3.2     73.10 成分简单、综合性能好，满足要求
    2  0.35    -   -  0.18   *     500     5.0     68.15 成分简单、满足要求
    3  0.45    -   -  0.05   *     561     2.5     67.90     强度高、成分简单
    4  0.20    -  0.30  0.08   *     498     4.5     70.50 综合性能好，不含Ni
    5  0.20  0.20   -  0.1   *     604     8.0     67.80     强度高、韧性好
    6  0.36  0.06  0.10  0.08   *     636     3.0     68.16 综合性能好，强度高
    7  0.20  0.30   -  0.08   *     501     5.0     67.90 综合性能好、Ni成本高
    8  0.3  0.20   -  0.10   *     505     4.0     68.00 综合性能好，但Ni成本高
以上性能为先制得Φ16毛坯，再轧制成Φ8导线，采用GB3048.2，GB4909.3标准检测结果。
按上述例1-8分别称取各组分重量后：熔化电解Cu再按要求先加入难熔不易氧化的合金成分如纯Ni、Sn元素，待化清后，再加入中间合金M进行精炼，炼成后在隔绝空气条件下采用连铸法制成毛坯，轧制成所需断面大小和形状导线，其软化起始温度均可达385℃。
中间合金M指：铜-镁中间合金Mg质置份10-15％；铜-稀土中间合金，含RE10-15％；RE指La-Ce总含量为98.5％的混合物。
中间合金的制作：将铜熔化后，用钟罩压入法制得。本发明中Mg为主合金元素，其对铜合金导电性，韧性影响较小的固溶强化剂，料源丰富。
RE为主合金元素：精炼中除气，使铜合金韧性，导电性增强的微合金化剂、其料源丰富。又由于Mg、RE的复合效应，采用低镁(≤0.45％)仍制得了综合性能好，强度达500MPa级的铜合金导线。1、2、3实施例表明：本发明合金成分简单、综合性能满足使用要求。4、5、6、7、8实施例合金、能分别得到综合性好、韧性高或强度高的铜合金。
通过实施例证明本发明铜合金技术性能达到Re330的标准即强度为500MPa级，又由于采用低镁≤0.45，添加了稀土，加工性好而价格低，生产中易控制产品质量，是一种易于推广应用的接触网导线用铜合金。

Claims (1)

1．一种接触网导线用的铜合金，其特征在于：由下述成份组成：Mg0.2-0.45％,RE(La+Ce)0.05-0.25％,Ni0-0.30％,Sn0-0.30％，余量为Cu和不可避免的杂质；其中RE指La、Ce总含量为98.5％的混合稀土。
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JPS6086231A (ja) * 1983-10-14 1985-05-15 Nippon Mining Co Ltd 高力導電銅合金
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CN1084577A (zh) * 1993-09-06 1994-03-30 铁道部科学研究院机车车辆研究所 铜合金接触线

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