CN108957134A - 一种铜包钢用热轧盘条导电率的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜包钢用热轧盘条导电率的测量方法，测量步骤包括1）取样及样品的制备：截取样品，将样品与测量导线接触部位加工成光亮的平台面，测量样品直径(D)及长度(L)；2）将样品放入电子恒温箱保温不小于30min；在测量过程中电子恒温箱温度始终保持20℃；3）使用测量精度不小于0.01mΩ的四线法小电流电阻测试仪测量样品的直流电阻（R）；4）计算导电率(ρ)。应用本发明可方便测量出铜包钢丝用热轧盘条的导电率值，测量值准确可靠，测量数据具有良好的再现性及重复性。

Description

一种铜包钢用热轧盘条导电率的测量方法

技术领域

本发明属于金属材料物理性能测量技术领域，尤其涉及一种铜包钢用热轧盘条导电率的测量方法。

背景技术

铜及铜合金以其优良的导电性能被广泛用于电气电子、通信、国防军工、核电、航天航空和冶金工业等领域，其导电性能被作为其最重要的物理性能指标；但铜的价格较贵，而铜包钢丝是采用成分接近纯铁的优质线材、通过拉拔和镀铜工艺制成的一种金属复合材料，具有较高的抗拉强度及韧性的同时，兼有铜的导电性、高频特性、耐蚀性，且其价格便宜，是通信及电子行业中所用铜材料的理想替代材料。目前铜包钢丝制成的绞线在电信、电子、公用事业、军事等领域得到广泛应用。铜包钢丝作为铜及铜合金的替代材料，其导电性能也是衡量其质量的最重要的物理性能指标，热轧盘条的导电率性能直接影响铜包钢丝下游用户的制造成本和终端产品的导电性能。热轧盘条的导电率越高，终端产品的铜镀层厚度就可相对减薄，减少铜消耗，降低生产成本。按当前市场价计，热轧盘条的导电率每提高1.0%，售价每吨钢材增加800元。因此铜包钢丝用热轧盘条的导电率越高，市场竞争力越强，产品附加值和效益也越高。准确快速的测量铜包钢丝用热轧盘条的导电率也显得非常重要。

热轧盘条导电率测量目前无相应的国家标准，仅有一些有色金属材料的电阻率及导电率的测量方法的国家标准或行业标准，如YS/T 478-2005《铜及铜合金导电率涡流检测方法》、GB/T12966-2008《铝合金电导率涡流测试方法》、GB/T3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法第2部分 金属导体材料电阻率试验》。上述标准提供的测量方法均不适用于热轧盘条导电率的测量。

专利文献号为CN103698605提供了《一种铜包钢用线材导电率的测量方法》,所述测量方法主要解决了不同测量温度下对线材导电率的影响，并提供了一种修正系数，对不同温度下的测量结果进行校正。但实际上影响金属材料的导电率测量准确性的因素有很多，尤其是测量温度对导电率的测量值影响很大:线材在测量过程中，因有电流通过，会导致线材温度有所升高，外界温度的波动，也加大了线材测量温度的波动，带来很大测量误差，且再用校正系数来校正，误差会更大；上述方法的测量线与样品的接触方式为点接触，这也导致电阻测量结果偏大。

综上所述，由于没有测定热轧盘条的导电率的标准，给盘条生产厂及后续用户带来诸多不便，甚至带来质量异议的争执。这种现状也在一定程度上制约了铜包钢丝复合材料的推广和运用。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种铜包钢用热轧盘条的导电率测量方法，本方法能尽量排除温度对导电率测量的影响，所测结果无需校正。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铜包钢用热轧盘条的导电率测量方法，包括如下步骤：

一、样品的制备和处理

1、在待测的热轧盘条上截取一段1000mm～1005mm长的样品，样品表面应无裂纹、折叠、划伤、划痕等缺陷，样品表面应清洁干净；

2、矫直盘条样品：使用小负荷的矫直机，矫直机的上、下砧座使用软质的铜质砧座，矫直过程中使用缓慢加载的方式进行矫直，以免在矫直过程中损伤盘条外表面和尽可能减少盘条在矫直过程中产生的塑性变形；

3、样品与测量导线接触部位加工：首先使用粒度为200号的砂轮对称两测磨削样品两端部，去除表面氧化铁皮，单边磨削深度1.0mm~1.5mm，磨削长度20mm~25mm；再使用粒度为600号的金相细砂纸打磨至光洁度不小于1.6µm，接触部位最终加工成光亮的平台面，清洁干净样品表面；

4、测量样品直径(D)及长度(L)：使用测量精度不小于0.01mm的游标卡尺，在盘条的两端及中间部位三处测量样品的直径，每处分别测量2次，第二次测量时应与第一次测量的方位相互垂直，取6个测量数据的平均值为样品的直径(D)；使用测量精度不小于1mm的尺，准确测量矫直后盘条的长度(L)，并记录测量值；

二、测量温度控制

样品制备完成后，先放置实验室环境温度(20±1℃) 下保温不小于20min;启动电子恒温箱（温度控制精度0.1℃），将电子恒温箱温度调节至20℃，将样品放入恒温箱保温不小于30min；在测量过程中电子恒温箱温度始终保持20℃；

三、测量样品直流电阻(R)

使用测量精度不小于0.01mΩ的四线法小电流电阻测试仪测量样品的直流电阻（R），电阻值(R)保留两位小数点。

四、计算导电率(ρ)

根据公式：

计算样品的导电率,计算结果小数点保留两位。

式中:L……样品长度(单位：mm); R……样品实际电阻值（单位：mΩ）；

……圆周率，取值3.141592；D……样品直径（单位：mm）；

0.017241……国际退火铜标准电阻系数（单位：Ω·mm²/m）

本发明的有益效果是：使用恒温箱，保证测量的全过程样品的温度在20±0.5℃范围内，最大程度减少了测量过程因导电引起的温升，减少了温度对导电率测量的影响；使用四线法小电流电阻测试仪，减少了测量外接导线本身电阻对测量结果的影响；样品测量前进行矫直处理，能准确测量出样品长度；样品两端进行打磨处理，接触面加工成光滑的平台，电位卡极与测量样品为面接触，消除了因接触不良引起的测量误差。应用本发明，可方便测量出铜包钢丝用热轧盘条的导电率值，测量值准确可靠，测量数据具有良好的再现性及重复性。

附图说明

图1测量样品矫直、两端打磨处理后示意图；

图2 铜包钢丝用热轧盘条导电率测量原理示意图。

图中：1-样品， 2-四线法小电流电阻测试仪， 3-电极卡， 4-电子恒温箱， 5-试管塞胶绝缘垫。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

下述实施例中的测试设备包括测试电源、小电流电阻测试仪、电子恒温箱、小负荷的矫直设备、粒度为200号的砂轮、粒度为600号的金相细砂纸、精度不小于0.01mm的游标卡尺、测量精度不小于1mm的尺、温度计。

一种超低碳钢热轧盘条导电率测量方法，测量步骤如下：

步骤1：在待测盘条上截取一段长约1000mm～1005mm无表面缺陷的测量样品1；

步骤2：使用小负荷的矫直设备矫直测量样品：矫直机的上下砧座使用软质的铜质砧座，以免在矫直过程中损伤盘条外表面，矫直过程中使用缓慢加载的方式进行矫直，减少盘条在矫直过程中产生的塑性变形，盘条矫直后成直线状；

步骤3：测量导线与样品接触部位加工：首先使用粒度为200号的砂轮对称两测磨削样品两端部，去除表面氧化铁皮，单边磨削深度1.0mm~1.5mm，磨削长度20mm~25mm，再使用粒度为600号的金相细砂纸打磨至光洁度不小于1.6µm，接触部位最终加工成光亮的平台面，清洁干净样品表面，加工后的样品如图1所示；

步骤4：使用测量精度不小于0.01mm的游标卡尺，在样品1的两端及中间三处分别测量样品的直径，每处分别测量2次，第二次测量时应与第一次测量的方位相互垂直，取6个测量数据的平均值为样品的直径(D)；使用测量精度不小于1mm的尺，准确测量样品的长度L；

步骤5：将处理后的样品放入测量环境温度(20±1℃)下恒温20min。启动恒温箱4，将恒温箱工作温度调节至20℃，将样品1放入恒温箱保温不小于30min；

步骤6：使用四线连接法将小电流电阻测试仪2的电位卡极3牢固地装卡在样品1的两端；

步骤7：将连接好测量导线的样品放在恒温箱2中两个试管胶塞绝缘垫5的上面，使用脱脂棉将电位线穿入恒温箱的两个小孔卦堵，启动小电流电阻测试仪2，开始测量样品1的电阻，读数稳定后，读取和记录电阻值(R)；电阻值(R)保留两位小数点；测量原理如图2所示。

步骤8：根据公式：

计算样品的导电率。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：测量一种6.5mm规格，钢种为A的超低碳钢热轧盘条的导电率。参见图1～2，测量步骤如下：

一、样品的取样和处理

1、在6.5mm规格超低碳A钢热轧盘条上截取一段长约1002mm的样品1。样品表面应无裂纹、折叠、划伤、划痕等缺陷。样品表面清洁干净；

2、使用小负荷的矫直设备矫直盘条样品1。矫直机的上下砧座使用软质的铜质砧座，矫直过程中使用缓慢加载的方式进行矫直，避免在矫直过程中损伤盘条样品的外表面，减少矫直过程中产生的塑性变形。盘条样品矫直后成直线状。

3、样品与导线接触部位加工：首先使用粒度为200号的砂轮对称两测磨削样品两端部，去除表面氧化铁皮，单边磨削深度1.0mm~1.5mm，磨削长度20mm~25mm；再使用粒度为600号的金相细砂纸打磨至光洁度不小于1.6µm，接触部位最终加工成光亮的平台面。清洁干净样品表面。

4、使用测量精度不小于0.01mm的游标卡尺，准确测量样品1的直径；在样品1的两端及中间部位三处测量样品的直径，每处分别测量2次，第二次测量时应与第一次测量的方位相互垂直，取6个测量数据的平均值为样品的直径(D)，记录样品直径测量值D=6.51mm。

5、使用测量精度不小于1mm的尺，准确测量样品1的长度,测量误差不超过0.5mm，记录样品长度测量值L=1002.5mm。

二、测量样品恒温要求

样品制备完成后，放置在环境温度为20±1℃下室内恒温20min，然后将样品放入20℃的恒温箱中60 min。

三、测量样品的直流电阻(R)

1、将小电流电阻测试仪2的电位卡极3牢固地装卡在样品1的两端；

2、将装夹有电位卡极3的样品1放在恒温箱4中两个试管胶塞绝缘垫5的上面，使用脱脂棉将电位线穿入恒温箱的两个小孔卦堵，样品在恒温箱（20℃）中保温不小于60 min，待温度稳定在20℃后，启动小电流电阻测试仪2，开始测量样品的电阻。待电阻读数稳定后，读取和记录样品电阻值(R=3.75mΩ)，电阻值(R)保留小数点后两位。

测量原理如图2所示。

四、计算样品导电率(ρ)

根据公式：

计算样品的导电率,计算结果小数点保留两位。

式中:L……样品长度(单位：mm); R……样品实际电阻值（单位：mΩ）；

……圆周率，取值3.141592；D……样品直径（单位：mm）；

0.017241……国际退火铜标准电阻系数（单位：Ω·mm²/m）

样品2长度L、直径D、电阻R测量值及导电率计算结果汇总如表1所示。

表1 超低碳A钢热轧盘条样品导电率测量结果

得到规格为6.5mm的超低碳A钢热轧盘条样品导电率测量值为13.86%。

实施例2：测量一种6.5mm规格，超低碳B钢热轧盘条样品的导电率。参见图1～2，测量步骤如下：

1、在6.5mm规格超低碳A钢热轧盘条上截取一段长约1001mm的样品1。样品表面应无裂纹、折叠、划伤、划痕等缺陷。样品表面清洁干净；

2、使用小负荷的矫直设备矫直盘条样品1。矫直机的上下砧座使用软质的铜质砧座，矫直过程中使用缓慢加载的方式进行矫直，避免在矫直过程中损伤盘条样品的外表面，减少矫直过程中产生的塑性变形。盘条样品矫直后成直线状。

3、样品接触部位加工：首先使用粒度为200号的砂轮对称两测磨削样品两端部，去除表面氧化铁皮，单边磨削深度1.0mm~1.5mm，磨削长度20mm~25mm；再使用粒度为600号的金相细砂纸打磨至光洁度不小于1.6µm，接触部位最终加工成光亮的平台面。清洁干净样品表面。

4、使用测量精度不小于0.01mm的游标卡尺，准确测量样品1的直径；在样品1的两端及中间部位三处测量样品的直径，每处分别测量2次，第二次测量时应与第一次测量的方位相互垂直，取6个测量数据的平均值为样品的直径(D)，记录样品直径测量值D=6.52mm。使用测量精度不小于1mm的尺，准确测量样品1的长度,测量误差不超过0.5mm，记录样品长度测量值L=1001.5mm。

二、测量样品恒温要求

样品制备完成后，放置在环境温度为20±1℃下室内恒温20min，然后将样品放入20℃的恒温箱中60 min。

三、测量样品的直流电阻(R)

1、将小电流电阻测试仪2的电位卡极3牢固地装卡在样品1的两端；

2、将装夹有电位卡极3的样品1放在恒温箱4中两个试管胶塞绝缘垫5的上面，使用脱脂棉将电位线穿入恒温箱的两个小孔卦堵，样品在恒温箱（20℃）中保温不小于60 min，待温度稳定在20℃后，启动小电流电阻测试仪2，开始测量样品的电阻。待电阻读数稳定后，读取和记录样品电阻值(R=3.75mΩ)，电阻值(R)保留小数点后两位。

测量原理如图2所示。

四、样品导电率(ρ)导电率的计算

根据公式：

计算样品的导电率,计算结果小数点保留两位。

式中:L……样品长度(单位：mm); R……样品实际电阻值（单位：mΩ）；

……圆周率，取值3.141592；D……样品直径（单位：mm）；

0.017241……国际退火铜标准电阻系数（单位：Ω·mm²/m）

样品长度L、直径D、电阻R测量值及导电率计算结果汇总如表2所示。

表2 超低碳B钢热轧盘条样品导电率测量结果

样品	规格mm	长度 mm	直径 mm	电阻值mΩ	导电率 %
						WN-03	6.5	1001.5	6.52	3.06	16.90

可知规格为6.5mm的超低碳B钢热轧盘条样品的导电率为16.90%。

本发明详细提供了一种可靠的铜包钢丝用热轧盘条的导电率的测量方法，将所有影响到测量结果的因素均消减到最低,可操作性强，测量简便，最大程度保证了导电率测量结果的准确度。本装置详细规定了以下测量要求：盘条的取样要求、样品处理方法、盘条样品长度及直径测量方法和要求、测量环境温度要求、盘条导电率测量设备精度要求、导电率计算方法。运用本方法，可准确测量出铜包钢丝用热轧盘条的导电率数值，测量值准确可靠，测量数据具有良好的再线性及重复性。导电率测量值完全可以质保书的形式提供给铜包钢丝下游生产厂，指导确定钢丝铜渡层厚度等关键参数，将铜包钢丝的性能优势发挥到最佳，降低铜消耗、降低生产成本。

Claims (1)

1.一种铜包钢用热轧盘条的导电率测量方法，包括如下步骤：

一、样品的制备和处理

1、在待测的热轧盘条上截取一段1000mm～1005mm长的样品，样品表面应无裂纹、折叠、划伤、划痕等缺陷，样品表面应清洁干净；

2、矫直盘条样品：使用小负荷的矫直机，矫直机的上、下砧座使用软质的铜质砧座，矫直过程中使用缓慢加载的方式进行矫直，以免在矫直过程中损伤盘条外表面和尽可能减少盘条在矫直过程中产生的塑性变形；

3、样品与测量导线接触部位加工：首先使用粒度为200号的砂轮对称两测磨削样品两端部，去除表面氧化铁皮，单边磨削深度1.0mm~1.5mm，磨削长度20mm~25mm；再使用粒度为600号的金相细砂纸打磨至光洁度不小于1.6µm，接触部位最终加工成光亮的平台面，清洁干净样品表面；

4、测量样品直径(D)及长度(L)：使用测量精度不小于0.01mm的游标卡尺，在盘条的两端及中间部位三处测量样品的直径，每处分别测量2次，第二次测量时应与第一次测量的方位相互垂直，取6个测量数据的平均值为样品的直径(D)；使用测量精度不小于1mm的尺，准确测量矫直后盘条的长度(L)，并记录测量值；

二、测量温度控制

样品制备完成后，先放置实验室环境温度(20±1℃) 下保温不小于20min;启动电子恒温箱（温度控制精度0.1℃），将电子恒温箱温度调节至20℃，将样品放入恒温箱保温不小于30min；在测量过程中电子恒温箱温度始终保持20℃；

三、测量样品直流电阻(R)

使用测量精度不小于0.01mΩ的四线法小电流电阻测试仪测量样品的直流电阻（R），电阻值(R)保留两位小数点；

四、计算导电率(ρ)

根据公式：

计算样品的导电率,计算结果小数点保留两位；

式中:L……样品长度(单位：mm); R……样品实际电阻值（单位：mΩ）；

……圆周率，取值3.141592；D……样品直径（单位：mm）；

0.017241……国际退火铜标准电阻系数（单位：Ω·mm²/m）。