CN108950290A - 一种高延伸铜合金导线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.15~0.24%、Zn:0.3~0.6%、Fe:0.1~0.4%、Ni:0.9~1.7%、Mg:0.5~1.2%、Gd:0.33~0.68%、Ag:0.6~1.2%、Au:0.4~0.9%、Mn:0.37~0.49%、Al:0.06~0.18%、Y:0.37~0.68%、La:0.12~0.18%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。本发明所述的高延伸铜合金导线具有高强度、高韧性和高电导率等优异性能。
Description
技术领域
本发明属于铜合金导线技术领域,具体涉及一种高延伸铜合金导线及其制备方法。
背景技术
电线电缆用以传输电(磁)能,信息和实现电磁能转换的线材产品。电线电缆行业虽 然只是一个配套行业,却占据着中国电工行业1/4的产值。它产品种类众多,应用范围十分广泛,涉及到电力、建筑、通信、制造等行业,与国民经济的各个部门都密切相关。 电线电缆还被称为国民经济的“动脉”与“神经”,是输送电能、传递信息和制造各种 电机、仪器、仪表,实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材,是未来电气化、信息 化社会中必要的基础产品。
电线电缆作为电力传输的主要载体,广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面,其质量的好坏直接影响到工程质量及消费者的生命财产安全。在市场上有很多电 线品种,要根据自己的用电负荷来采用合适的电线。
电线电缆的导线材料种类繁多,其中使用最为广泛的为纯铜,随着社会的发展,纯铜导线的各项性能越来越无法满足工业发展的需求,因此人们在纯铜中加入一些其他元素,制成铜合金导线,以改善导线的性能。
授权公告号为CN104357705B的专利公开了一种高导高延伸率导线用铜合金及其制备方法,属于铜合金制备技术领域。该导线用铜合金材料含有重量百分比为0.04~0.06% 铅,0.6~0.7%铁,0.06%铈,其余为铜。制备方法是将上述重量比的各组分,混合熔炼、 铸锭、热轧、固溶、冷轧和酸洗处理即成。但现有的铜合金导线在导电率及韧性方面的 表现仍然无法满足市场的需求。
发明内容
本发明提供了一种高延伸铜合金导线及其制备方法,解决了背景技术中的问题,本发明所述的高延伸铜合金导线具有高强度、高韧性和高电导率等优异性能。
为了解决现有技术存在的问题,采用如下技术方案:
一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.15~0.24%、Zn:0.3~0.6%、Fe:0.1~0.4%、Ni:0.9~1.7%、Mg:0.5~1.2 %、Gd:0.33~0.68%、Ag:0.6~1.2%、Au:0.4~0.9%、Mn:0.37~0.49%、Al:0.06~0.18%、Y:0.37~0.68%、La:0.12~0.18%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
优选的,所述高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.18~0.22%、Zn:0.4~0.5%、Fe:0.2~0.3%、Ni:1.3~1.6%、Mg:0.6~0.9%、Gd:0.45~0.57%、Ag:0.8~1.1%、Au:0.5~0.8%、Mn:0.39~0.44%、Al:0.07~0.12%、Y:0.43~0.59%、La:0.13~0.17%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
优选的,所述高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.2%、Zn:0.45%、Fe:0.23%、Ni:1.4%、Mg:0.8%、Gd:0.49%、Ag:1%、Au:0.7%、Mn:0.42%、Al:0.09%、Y:0.55%、La:0.16%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1200~1400℃,保温2~4小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至800~900℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
优选的,所述步骤(2)中熔化温度为1300℃,保温时间为3小时。
优选的,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
优选的,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
优选的,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于400~500℃环境中,保温处理1~2小时,再置于520~580℃环境中,保温处理2~3小时,然后置于440~490℃的环境中,保温处理1~2小时。
优选的,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于450℃环境中,保温处理1.5小时,再置于550℃环境中,保温处理2.5小时,然后置于460℃的环境中,保温处理1.5小时。
优选的,所述步骤(6)中时效处理的温度为530~570℃,时间为10~12小时。
本发明与现有技术相比,其具有以下有益效果:
(1)本发明所述的高延伸铜合金导线在原料中加入了镁,铜镁合金使生产成本相对较低,而且合金的熔点比纯金属要低,铜的导电性能好;金属镁增加了接触导线的硬度,使接触导线抗拉强度高、耐磨损;
(2)本发明所述的高延伸铜合金导线在原料中加入了元素铁和金、银,因其明显的固溶强化作用和弥散强化效果,使合金材料得导电性得到了恢复,且强度和延伸率都得到了提高;
(3)本发明的制备方法还结合了均匀化处理和时效处理,使得合金的性能得到了进一步的提高,且本发明工艺简单,成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.15%、Zn:0.3%、Fe:0.1%、Ni:0.9%、Mg:0.5 %、Gd:0.33%、Ag:0.6%、Au:0.4%、Mn:0.37%、Al:0.06%、Y:0.37%、La:0.12%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1200℃,保温2小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至800℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
其中,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
其中,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
其中,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于400℃环境中,保温处理1小时,再置于520℃环境中,保温处理2小时,然后置于440℃的环境中,保温处理1小时。
其中,所述步骤(6)中时效处理的温度为530℃,时间为10小时。
实施例2
本实施例涉及一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta: 0.24%、Zn:0.6%、Fe:0.4%、Ni:1.7%、Mg:1.2 %、Gd:0.68%、Ag:1.2%、Au:0.9%、Mn:0.49%、Al:0.18%、Y:0.68%、La:0.18%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1400℃,保温4小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至900℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
其中,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
其中,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
其中,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于500℃环境中,保温处理2小时,再置于580℃环境中,保温处理3小时,然后置于490℃的环境中,保温处理2小时。
其中,所述步骤(6)中时效处理的温度为570℃,时间为12小时。
实施例3
本实施例涉及一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.18%、Zn:0.4%、Fe:0.2%、Ni:1.3%、Mg:0.6%、Gd:0.45%、Ag:0.8%、Au:0.5%、Mn:0.39%、Al:0.07%、Y:0.43%、La:0.13%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1250℃,保温2.5小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至820℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
其中,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
其中,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
其中,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于450℃环境中,保温处理1.5小时,再置于550℃环境中,保温处理2.5小时,然后置于460℃的环境中,保温处理1.5小时。
其中,所述步骤(6)中时效处理的温度为540℃,时间为10.5小时。
实施例4
本实施例涉及一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.22%、Zn:0.5%、Fe:0.3%、Ni:1.6%、Mg:0.9%、Gd:0.57%、Ag:1.1%、Au:0.8%、Mn:0.44%、Al:0.12%、Y:0.59%、La:0.17%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1300℃,保温3小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至850℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
其中,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
其中,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
其中,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于450℃环境中,保温处理1.5小时,再置于550℃环境中,保温处理2.5小时,然后置于460℃的环境中,保温处理1.5小时。
其中,所述步骤(6)中时效处理的温度为550℃,时间为11小时。
实施例5
本实施例涉及一种高延伸铜合金导线,其各组分的质量百分比含量为:Ta:0.2%、Zn:0.45%、Fe:0.23%、Ni:1.4%、Mg:0.8%、Gd:0.49%、Ag:1%、Au:0.7%、Mn:0.42%、Al:0.09%、Y:0.55%、La:0.16%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
一种制备所述高延伸铜合金导线的方法,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1350℃,保温3.5小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至8800℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
其中,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
其中,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
其中,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于450℃环境中,保温处理1.5小时,再置于550℃环境中,保温处理2.5小时,然后置于460℃的环境中,保温处理1.5小时。
其中,所述步骤(6)中时效处理的温度为560℃,时间为11.5小时。
对比例
授权公告号为CN104357705B的专利的一种高导高延伸率导线用铜合金及其制备方法。
分别按照实施例1-5、对比例的配方及制备工艺,制备出直径为2.76mm的铜合金电缆导线,对铜合金电缆导线的各项性能进行测试,测试结果下表:
根据上述表格,可以得出以下结论:
(1)本发明制备的铜合金导线其拉伸强度实施例均值为768.2MPa,和对比例相比提高了9.74%;
(2)本发明制备的铜合金导线其屈服强度实施例均值为638.6MPa,和对比例相比提高了8.244%;
(3)本发明制备的铜合金导线其延伸率实施例均值为17.4%,和对比例相比提高了74%;
(4)本发明制备的铜合金导线其弹性模量实施例均值为146 KN/mm2,和对比例相比提高了21.67%;
(5)本发明制备的铜合金导线其导电率实施例均值为87.6 IACS,和对比例相比提高了25.14%。
从上述数据可以看出,本发明制备的高延伸铜合金导线其拉伸强度、屈服强度、延伸率、弹性模量及导电率均优于对比例。
综上所述,(1)本发明所述的高延伸铜合金导线在原料中加入了镁,铜镁合金使生产成本相对较低,而且合金的熔点比纯金属要低,铜的导电性能好;金属镁增加了接触导线的硬度,使接触导线抗拉强度高、耐磨损;
(2)本发明所述的高延伸铜合金导线在原料中加入了元素铁和金、银,因其明显的固溶强化作用和弥散强化效果,使合金材料得导电性得到了恢复,且强度和延伸率都得到了提高;
(3)本发明的制备方法还结合了均匀化处理和时效处理,使得合金的性能得到了进一步的提高,且本发明工艺简单,成本低廉。
本发明制备的铜合金导线,导电率高、韧性好,能够满足日益提高的市场需求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种高延伸铜合金导线,其特征在于,所述高延伸铜合金导线中各组分的质量百分比含量为:Ta:0.15~0.24%、Zn:0.3~0.6%、Fe:0.1~0.4%、Ni:0.9~1.7%、Mg:0.5~1.2 %、Gd:0.33~0.68%、Ag:0.6~1.2%、Au:0.4~0.9%、Mn:0.37~0.49%、Al:0.06~0.18%、Y:0.37~0.68%、La:0.12~0.18%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
2.根据权利要求1所述的高延伸铜合金导线,其特征在于,包括以下重量份的原料:Ta:0.18~0.22%、Zn:0.4~0.5%、Fe:0.2~0.3%、Ni:1.3~1.6%、Mg:0.6~0.9%、Gd:0.45~0.57%、Ag:0.8~1.1%、Au:0.5~0.8%、Mn:0.39~0.44%、Al:0.07~0.12%、Y:0.43~0.59%、La:0.13~0.17%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
3.根据权利要求1所述的高延伸铜合金导线,其特征在于,包括以下重量份的原料:Ta:0.2%、Zn:0.45%、Fe:0.23%、Ni:1.4%、Mg:0.8%、Gd:0.49%、Ag:1%、Au:0.7%、Mn:0.42%、Al:0.09%、Y:0.55%、La:0.16%、余量为铜及不可避免的非金属杂质。
4.一种制备权利要求1~3任一项所述高延伸铜合金导线的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按上述配方准备原料;
(2)将所有原料放入熔炼炉中,向熔炼炉中充入惰性气体,然后升温至1200~1400℃,保温2~4小时,使得原料熔化,待所有原料熔化后进行搅拌,得铜合金熔融液;
(3)将步骤(3)所得的铜合金熔融液置于保温炉中,降温至800~900℃,加入精炼剂进行精炼,然后静置扒渣;
(4)向步骤(3)所得的产物进行浇铸,得铜锭,然后进行均匀化处理;
(5)将步骤(4)先进行冷轧处理,然后进行冷拔成型,获得铜合金细线;
(6)将步骤(5)得到的铜合金细线进行时效处理,即得所述高延伸铜合金导线。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中熔化温度为1300℃,保温时间为3小时。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述精炼剂包以下重量份的组分:氟化钙8份、二氧化硅4份、二氧化钛5份、氟硅酸钠10份、碳酸钠50份及四硼酸钠20份。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述精炼剂与铜合金熔融液的质量比为1:100。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于400~500℃环境中,保温处理1~2小时,再置于520~580℃环境中,保温处理2~3小时,然后置于440~490℃的环境中,保温处理1~2小时。
9.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中均匀化处理的工艺如下:
先置于450℃环境中,保温处理1.5小时,再置于550℃环境中,保温处理2.5小时,然后置于460℃的环境中,保温处理1.5小时。
10.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(6)中时效处理的温度为530~570℃,时间为10~12小时。
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