CN104561642B - 一种超细高导铬锆铜丝及其制备方法 - Google Patents

一种超细高导铬锆铜丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超细高导铬锆铜丝，该铬锆铜丝的化学组成为：Cr：0.5～1.2％，Zr：0.03～0.3％，Ce：0.1～0.3％，余量为Cu和不可避免杂质，其中不可避免杂质≤0.005％；同时还涉及该铬锆铜丝的制备方法：配料—真空熔炼—真空铸造—热锻—热挤—多道次冷拉拔+时效处理+真空退火。本发明采用了经过稀土净化的母料合金，通过热锻、热挤与多道次冷拉拔+真空退火相结合的工艺，解决了高强高导铬锆铜丝在冷拉拔过程中极易断丝和拉拔最终尺寸达不到0.2mm的技术难题，拉拔后的细丝电导率等性能并没有因为大幅形变而产生大的变化，填补了国内在该领域上的空白，市场前景广阔。

Description

一种超细高导铬锆铜丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及铬锆铜合金及其制备方法，尤其涉及一种超细高导铬锆铜丝制备方法。
背景技术
铜具有优良的导电性、导热性以及化学稳定性而广泛应用于工业和日常生活中，如各种导电体、传热器以及许多装饰品、艺术品、器皿、防护层等，但由于纯铜的强度、硬度、耐磨性等力学性能比较差，因此，人们在生产和生活中使用较多的是性能优良的铜合金。Cu-Cr-Zr系合金是一类具有良好的综合性能、可适应多种加工成型的铜合金，可广泛应用于电阻焊电极和轮盘、开关、断路器、高温线材、大功率集成电路用引线框架、半导体基极、散热器、高速列车接触线、连续铸锭模和注塑模等，但该合金材料的延性不如纯铜，在制备细丝的过程中极易断裂。
如专利号为ZL93114361.6(授权公告号为CN 1040891C)的中国发明专利《具有高强度和高导电性的铜合金》公开了一种含油铬、锆、钴和/或铁，以及钛等特定添加剂的铜基合金以及生产该铜合金的方法；一种工艺方法生产出具有高强度和高导电率的铜合金；另一种工艺方法生产出具有更高强度但导电率有少量降低的铜合金。其抗拉强度为593～676MPa，延伸率仅为3～9％，导电率为72.0～77.5％IACS，综合性能不够理解，且该专利的生产工艺方法较复杂。
目前，应生产的需要，对铬锆铜合金的性能提出了更高的要求，为进一步提高铬锆铜合金的强度、导电性和软化点以满足更高要求，世界各国均在致力于研发高强高导、高软化点的铬锆铜系列合金。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术而提供一种高强、高导的超细高导铬锆铜丝。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种上述超细高导铬锆铜丝的制备方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种超细高导铬锆铜丝，其特征在于该铬锆铜丝的化学组成为：
Cr：0.5～1.2％，
Zr：0.03～0.3％，
Ce：0.1～0.3％
余量为Cu和不可避免杂质，其中不可避免杂质≤0.005％。
本发明解决另一个技术问题所采用的技术方案为：超细高导铬锆铜丝的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述合金的化学组成进行原材料准备及配料，将配好的原材料放入真空熔炼炉中，待真空度达到10-1Pa时开始加热，加热至1150～1250℃时保温25～30min，随后搅拌5～8min，开始真空底浇铸；
(2)待铸锭冷却后，去掉浇铸冒口，进行铸锭表面清洁，然后放入电阻加热炉中加热，加热温度850～870℃，保温时间120～130min，取出后进行热锻，直至合金尺寸锻至
(3)热锻件冷却后，机加去除氧化皮，放入电阻加热炉中，加热到900～930℃，保温20～30min，进行热挤，直至变成细棒；
(4)用由粗到细4种不同规格拔丝机依次进行冷拉拔，各冷拉拔过程中均进行一次退火，最后进行时效处理，退火与时效的升温、保温、冷却过程均在真空或保护气下进行，待炉冷却至100℃以下时打开炉门，取出成品。
作为优选，所述步骤(3)中首先由挤到放入加热炉中继续保温15～20min，调整热挤设备挤出口直径，再次热挤，经过三次挤压后材料变成细棒，多次挤压可防止材料在热挤过程中断丝，从而达不到需要的细棒尺寸。
作为优选，所述步骤(4)中首先将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1h；接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；再接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；然后将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.0h；最后将细棒拉拔至进行真空时效处理，时效温度为450℃，保温2.0h，多次冷拉拔解决了冷拉拔过程中的断丝问题，使得拉拔的最终尺寸可达到0.2mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
①本发明采用真空熔炼和真空铸造技术，解决了母合金料成分偏析和气孔夹杂等问题；
②本发明中添加微量稀土元素Ce，净化了铜合金晶界，同时提高了合金的高温软化温度等性能；
③本发明采用热锻、热挤与多道次冷拉拔+真空退火相结合的工艺，解决了高强高导铬锆铜丝在冷拉拔过程中极易断丝问题，使得拉拔最终尺寸达到0.2mm；
④该制备方法工序相对简单，产品性能稳定，维持了较高的电导率，铬锆铜丝在冷拉拔过程中不断裂，有效提高生产效率，从而进一步降低了产品制造成本。
具体实施方式
实施例1：
(1)按以下配比进行原材料的准备及配料：Cr 1.2％；Zr 0.3％，Ce 0.3％，余量为Cu和不可避免杂质，其中不可避免杂质≤0.005％；将配好的原材料放入真空熔炼炉中，锁紧炉门，开启真空泵待真空度达到10-1Pa时开始加热，加热至1150℃保温25min，随后开启搅拌机搅拌5min后，开始真空底浇铸。
(2)待铸锭冷却后，去掉浇铸冒口，进行铸锭表面清洁，然后放入电阻加热炉中加热，加热温度850℃，保温时间120min，取出后进行热锻，直至合金尺寸从锻至
(3)热锻件冷却后，机加去除氧化皮，放入电阻加热炉中，加热到900℃，保温20min，进行热挤，首先由挤到放入加热炉中继续保温15min，调整热挤设备挤出口直径，再次热挤，经过三次挤压后材料变成细棒。
(4)用由粗到细4种不同规格拔丝机依次进行冷拉拔，首先将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1h；接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；再接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；然后将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.0h；最后将细棒拉拔至进行真空时效处理，时效温度为450℃，保温2.0h；上述退火与时效的升温、保温、冷却过程均在真空或保护气下进行，待炉冷却至100℃以下时打开炉门，取出成品。
实施例2：
(1)按以下配比进行原材料的准备及配料：Cr 0.8％；Zr 0.16％，Ce 0.2％，余量为Cu和不可避免杂质，其中不可避免杂质≤0.005％；将配好的原材料放入真空熔炼炉中，锁紧炉门，开启真空泵待真空度达到10-1Pa时开始加热，加热至1200℃保温30min，随后开启搅拌机搅拌8min后，开始真空底浇铸。
(2)待铸锭冷却后，去掉浇铸冒口，进行铸锭表面清洁，然后放入电阻加热炉中加热，加热温度870℃，保温时间130min，取出后进行热锻，直至合金尺寸从锻至
(3)热锻件冷却后，机加去除氧化皮，放入电阻加热炉中，加热到920℃，保温30min，进行热挤，首先由挤到放入加热炉中继续保温20min，调整热挤设备挤出口直径，再次热挤，经过三次挤压后材料变成细棒。
(4)用由粗到细4种不同规格拔丝机依次进行冷拉拔，首先将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1h；接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；再接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；然后将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.0h；最后将细棒拉拔至进行真空时效处理，时效温度为450℃，保温2.0h；上述退火与时效的升温、保温、冷却过程均在真空或保护气下进行，待炉冷却至100℃以下时打开炉门，取出成品。
实施例3：
(1)按以下配比进行原材料的准备及配料：Cr 0.5％；Zr 0.03％，Ce 0.1％，余量为Cu和不可避免杂质；将配好的原材料放入真空熔炼炉中，锁紧炉门，开启真空泵待真空度达到10-1Pa时开始加热，加热至1250℃保温25min，随后开启搅拌机搅拌6min后，开始真空底浇铸。
(2)待铸锭冷却后，去掉浇铸冒口，进行铸锭表面清洁，然后放入电阻加热炉中加热，加热温度860℃，保温时间125min，取出后进行热锻，直至合金尺寸从锻至
(3)热锻件冷却后，机加去除氧化皮，放入电阻加热炉中，加热到920℃，保温25min，进行热挤，首先由挤到放入加热炉中继续保温17min，调整热挤设备挤出口直径，再次热挤，经过三次挤压后材料变成细棒。
(4)用由粗到细4种不同规格拔丝机依次进行冷拉拔，首先将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1h；接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；再接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；然后将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.0h；最后将细棒拉拔至进行真空时效处理，时效温度为450℃，保温2.0h；上述退火与时效的升温、保温、冷却过程均在真空或保护气下进行，待炉冷却至100℃以下时打开炉门，取出成品。
将上述实施例1～3中所得的成品进行实体取样测试，并与普通铬锆铜丝(C18200)进行比较，测试结构如表1所示，在维持较高电导率的基础上，本发明中的超细高导铬锆铜丝的高温软化温度显著提高，抗拉强度、屈服强度、伸长率等机械性能显著增强。
表1铬锆铜丝材料性能

Claims (2)

1.一种超细高导铬锆铜丝的制备方法，其特征在于，该铬锆铜丝的化学组成为：
Cr：0.5～1.2％，
Zr：0.03～0.16％，
Ce：0.3％，
余量为Cu和不可避免杂质，其中不可避免杂质≤0.005％；其制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述合金的化学组成进行原材料准备及配料，将配好的原材料放入真空熔炼炉中，待真空度达到10-1Pa时开始加热，加热至1150～1250℃时保温25～30min，随后搅拌5～8min，开始真空底浇铸；
(2)待铸锭冷却后，去掉浇铸冒口，进行铸锭表面清洁，然后放入电阻加热炉中加热，加热温度850～870℃，保温时间120～130min，取出后进行热锻，直至合金尺寸锻至
(3)热锻件冷却后，机加去除氧化皮，放入电阻加热炉中，加热到900～930℃，保温20～30min，进行热挤，直至变成细棒；
(4)用由粗到细4种不同规格拔丝机依次进行冷拉拔，各冷拉拔过程中均进行一次退火，最后进行时效处理，退火与时效的升温、保温、冷却过程均在真空或保护气状态下进行，待炉冷却至100℃以下时打开炉门，取出成品；具体地，首先将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1h；接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；再接着将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.5h；然后将细棒冷拉拔至退火温度650℃，保温1.0h；最后将细棒拉拔至进行真空时效处理，时效温度为450℃，保温2.0h。
2.如权利要求1所述的超细高导铬锆铜丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中首先由挤到放入加热炉中继续保温15～20min，调整热挤设备挤出口直径，再次热挤，经过三次挤压后材料变成细棒。
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