CN107686905A - 一种复合高强度铜合金线材及其制备方法 - Google Patents

一种复合高强度铜合金线材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合高强度铜合金线材及其制备方法，由以下重量份的原料制备而成：Ni10～15份、Cu 70～80份、Mn 15～28份、La 4～7份、Ta 5～15份、Si 1～8份、Ge 12～18份、Mg 8～44份、Cr 4～14份、其他元素 2～5份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。本发明可具有一定铜锌合金层，提高了气化温度，有利于带走更多热量，改善了冲洗效果该制备方法工艺简单，可操作性强，制备步骤少，生产设备简单，易于制得符合要求的产品，且易于实现规模化和自动化生产。

Description

一种复合高强度铜合金线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜线材加工领域，具体涉及一种复合高强度铜合金线材及其制备方法。
背景技术
由于铜合金具有较多优良的性能，因而在国民经济的有着广泛的的用途，如机械、电子、汽车、电力、通信、交通和轻工部门铜线材的消费量都很大。铜合金线材按照合金牌号分为黄铜线、青铜线和白铜线。近年来，铜合金线的合金品种增加很快，青铜、白铜和特殊合金线的利用空间远高于普通的黄铜线，已成为线材发展的热点。铜合金线的主要品种有条帽铅黄铜线、接插线用青铜线、圆珠笔芯线、镜架线、保护气体焊丝、铜磷焊丝和铜银焊丝等，广泛应用于IT产业、汽车、机械、电气、服装、装饰、五金、航空航天等诸多领域。
目前世界上铜合金线材市场需求的增长速度，高于板带、管棒等铜材品种。铜合金线材占铜线材比例为5-6%，占铜加工材的比例为2-3%。
以往，我国作为输电线用的电线主要成分是铜。现在输电线路上用的普通钢芯铜导线、铜包钢芯导线、耐热铜导线和高强铜导线等等。但现有的铜合金线材存在导电率不高、强度不高、不耐热、不同环境中导电率差异大、线耗高等一系列问题。为了改善此现象，研发出一种高强度高导电率性能优良铜合金线材刻不容缓，不仅能减少对能源的消耗，还能降低生产成本，对推动国民经济的发展具有重大意义。
随着现代工业的迅猛发展，对铜合金的性能也提出了更高的要求，为了适应现代工业迅速发展的需要，英、美、日等国从20世纪70年代开始，对高强高导铜合金进行了大量的研究和开发工作，近几年来我国在该领域也得到了较快的发展。针对高强高导集成电路框架材料、电气机车接触线、电气工程开关触桥、连接器材料等等，相继开发了Cu-Cr-Ag、Cu-Cr-In、Cu-Cr-Zr等高强高导铜合金。但是目前开发的以上各种高强高导铜合金其强度、导电性能、抗软化温度已经达到了一定的极限，在其进一步提升综合性能上遇到了一定的瓶颈。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种复合高强度铜合金线材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种复合高强度铜合金线材及其制备方法，由以下重量份的原料制备而成：
Ni10～15份、Cu 70～80份、Mn 15～28份、La 4～7份、Ta 5～15份、Si 1～8份、Ge 12～18份、Mg 8～44份、Cr 4～14份、其他元素 2～5份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
进一步地，一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11～14份、Cu 72～89份、Mn 16～27份、La 5～6份、Ta 6～14份、Si 2～7份、Ge 13～17份、Mg 9～24份、Cr 5～13份、其他元素 3～4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
进一步地，一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni13份、Cu 79份、Mn 19份、La 5份、Ta 12份、Si 6份、Ge 15份、Mg 11份、Cr 12份、其他元素 3份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
进一步地，一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11份、Cu 72份、Mn 27份、La 6份、Ta 6份、Si 7份、Ge 17份、Mg 24份、Cr 13份、其他元素 4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
进一步地，一种复合高强度铜合金线材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将Cu 72～89份、Mg 9～24份、Cr 5～13份置于熔炼炉，在温度为750-850℃下熔炼35-45min；
S2：将Ni11～14份、Mn 16～27份、Si 2～7份、La 5～6份、Ta 6～14份、Ge 13～17份置于熔炼炉，在温度为710-810℃下熔炼1.5-2.5h；
S3: 将其他元素 3～4份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度700-800℃下熔炼1-2h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
进一步地，所述步骤S5中的拉伸速度为800～1200m/min。
进一步地，所述步骤S4中的连铸温度为700～880度，连铸速度为88-140mm/min。
进一步地，所述步骤S7中的酸洗采用环保铜酸洗液。
本发明成分利用Zn、Cu、Mn、La、Ta、Si、Ge、Mg、Cr、其他元素，能使最后的成品抗拉强度达到 315Mpa,伸长率大于 35%,使产品的机械强度高,不仅不会出现性能过硬而脆断,也不会因性能影响偏软 ，可操作性强，制备步骤少，生产设备简单，易于制得符合要求的产品，且易于实现规模化和自动化生产；制备步骤少，生产设备简单，易于制得符合要求的产品，且易于实现规模化和自动化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明由以下重量份的原料制备而成：
Ni10～15份、Cu 70～80份、Mn 15～28份、La 4～7份、Ta 5～15份、Si 1～8份、Ge 12～18份、Mg 8～44份、Cr 4～14份、其他元素 2～5份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11～14份、Cu 72～89份、Mn 16～27份、La 5～6份、Ta 6～14份、Si 2～7份、Ge 13～17份、Mg 9～24份、Cr 5～13份、其他元素 3～4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni13份、Cu 79份、Mn 19份、La 5份、Ta 12份、Si 6份、Ge 15份、Mg 11份、Cr 12份、其他元素 3份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
一种复合高强度铜合金线材，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11份、Cu 72份、Mn 27份、La 6份、Ta 6份、Si 7份、Ge 17份、Mg 24份、Cr 13份、其他元素 4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
一种复合高强度铜合金线材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将Cu 72～89份、Mg 9～24份、Cr 5～13份置于熔炼炉，在温度为750-850℃下熔炼35-45min；
S2：将Ni11～14份、Mn 16～27份、Si 2～7份、La 5～6份、Ta 6～14份、Ge 13～17份置于熔炼炉，在温度为710-810℃下熔炼1.5-2.5h；
S3: 将其他元素 3～4份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度700-800℃下熔炼1-2h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
所述步骤S5中的拉伸速度为800～1200m/min。
所述步骤S4中的连铸温度为700～880度，连铸速度为88-140mm/min。
所述步骤S7中的酸洗采用环保铜酸洗液。
实施例1：
一种复合高强度铜合金线材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将Cu 79份、Mg 11份、Cr 11份置于熔炼炉，在温度为790℃下熔炼39min；
S2：将Ni12份、Mn 19份、Si 6份、La 5份、Ta 8份、Ge 16份置于熔炼炉，在温度为770℃下熔炼1.9h；
S3: 将其他元素 3份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度780℃下熔炼1.5h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
实施例2：
一种复合高强度铜合金线材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将Cu 89份、Mg 24份、Cr 13份置于熔炼炉，在温度为850℃下熔炼38min；
S2：将Ni14份、Mn 27份、Si 7份、La6份、Ta 14份、Ge 17份置于熔炼炉，在温度为810℃下熔炼2.5h；
S3: 将其他元素 4份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度800℃下熔炼1h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
实施例3：
一种复合高强度铜合金线材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将Cu 72份、Mg 9份、Cr 5份置于熔炼炉，在温度为750℃下熔炼35min；
S2：将Ni11份、Mn 16份、Si 2份、La 5份、Ta 6份、Ge 13份置于熔炼炉，在温度为710℃下熔炼1.5h；
S3: 将其他元素 3份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度700℃下熔炼2h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
本发明成分利用Zn、Cu、Mn、La、Ta、Si、Ge、Mg、Cr、其他元素，能使最后的成品抗拉强度达到 315Mpa,伸长率大于 35%,使产品的机械强度高,不仅不会出现性能过硬而脆断,也不会因性能影响偏软 ，可操作性强，制备步骤少，生产设备简单，易于制得符合要求的产品，且易于实现规模化和自动化生产；制备步骤少，生产设备简单，易于制得符合要求的产品，且易于实现规模化和自动化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合高强度铜合金线材，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Ni10～15份、Cu 70～80份、Mn 15～28份、La 4～7份、Ta 5～15份、Si 1～8份、Ge 12～18份、Mg 8～44份、Cr 4～14份、其他元素 2～5份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
2.根据权利要求1所述的一种复合高强度铜合金线材，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11～14份、Cu 72～89份、Mn 16～27份、La 5～6份、Ta 6～14份、Si 2～7份、Ge 13～17份、Mg 9～24份、Cr 5～13份、其他元素 3～4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
3.根据权利要求1所述的一种复合高强度铜合金线材，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Ni13份、Cu 79份、Mn 19份、La 5份、Ta 12份、Si 6份、Ge 15份、Mg 11份、Cr 12份、其他元素 3份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
4.根据权利要求1所述的一种复合高强度铜合金线材，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Ni11份、Cu 72份、Mn 27份、La 6份、Ta 6份、Si 7份、Ge 17份、Mg 24份、Cr 13份、其他元素 4份,所述其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种。
5.根据权利要求1所述的一种复合高强度铜合金线材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:将Cu 72～89份、Mg 9～24份、Cr 5～13份置于熔炼炉，在温度为750-850℃下熔炼35-45min；
S2：将Ni11～14份、Mn 16～27份、Si 2～7份、La 5～6份、Ta 6～14份、Ge 13～17份置于熔炼炉，在温度为710-810℃下熔炼1.5-2.5h；
S3: 将其他元素 3～4份，其他元素为Ag、Ca、Sr、In、Ag、Zr、Al、Y、Ti、Co中任意三种；置于熔炼炉，在温度700-800℃下熔炼1-2h；
S4、将步骤S1、步骤S2和步骤S3熔炼结束后混合搅拌，再进行精炼，最后
经连铸机，制得铜合金线坯；
S5、将步骤S4所得铜合金线坯由拉丝机多道拉伸和退火制成铜合金线材；
S6、将所得铜合金线材进行酸洗之后，再剪切矫直检验得铜合金线材成品。
6.根据权利要求5所述的一种复合高强度铜合金线材的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的拉伸速度为800～1200m/min。
7.根据权利要求5所述的一种复合高强度铜合金线材的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的连铸温度为700～880度，连铸速度为88-140mm/min。
8.根据权利要求5所述的一种复合高强度铜合金线材的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的酸洗采用环保铜酸洗液。
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