CN109079116A - 一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法 - Google Patents

一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法，按照重量百分比计合金中镍含量2.0～2.5％，硅含量0.4～0.5％，铬含量0.08‑0.1％，铝含量0.08‑0.1％，镁含量0.8～0.1％，银含量0.08‑0.1％，钴含量0.08～0.1％，锡含量0.08～0.1％，其余的余量为铜；合金的制备方法是：上引连铸—感应加热—连续挤压—连续轧制—感应加热—连续轧制—时效—拉拔。

Description

一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种有色金属合金的制备方法，尤其涉及一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法。
背景技术
电阻焊是种高效无污染的焊接方法，广泛用于车辆、船舶、飞机、家电轻工产品的制造领域。电极是电阻焊设备中的关键部件，起夹持焊件、传递压力和大功率电流的作用。焊接钢板时，电极要承受高压力、高电流的作用，电极局部瞬时温升高达400～600℃，必须选用导电导热性好、具有一定强度、抗软化性高、不易与焊件产生合金化和粘接的材料制作电极。随着国民经济的高速发展，加工制造业规模不断扩大，电阻焊应用日益广泛，据统计用于电阻焊领域的钢材目前已占到焊接结构钢总量的30％左右，尤其在低碳钢、镀锌钢板和低合金耐热钢的焊接方面，电阻焊的应用更为普及，用于制造电阻焊电极的合金材料的市场需求日益旺盛，电阻焊电极是一种消耗品，目前，在电阻焊领域使用的电极有铜铬系合金、氧化铝弥散强化铜合金电极等。
发明内容
本发明的目的是提供一种性能优异的铜镍硅合金及其制备方法，满足电极材料的使用。
本发明制备铜镍硅合金按照重量百分比计，镍含量2.0～2.5％，硅含量0.4～0.5％，铬含量0.08-0.1％，铝含量0.08-0.1％，镁含量0.8～0.1％，银含量0.08-0.1％，钴含量0.08～0.1％，，锡含量0.08～0.1％，其余的余量为铜；镍含量与硅含量的比值为5：1，硅含量与铬含量、铝含量、镁含量、银含量、钴含量、锡含量的比值为5：1，铬含量、铝含量、镁含量、银含量、钴含量、锡含量的比值为1：1：1：1：1：1。
本发明的制备方法是：上引连铸—感应加热—连续挤压—连续轧制—感应加热—连续轧制—时效—拉拔。
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400-1450℃，保温炉温度为1350-1400℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm。
采用纯银、纯铝、铜镁中间合金、铜硅中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、铜锡中间合金，铜铬中间合金按照比例加入熔炼装置内。
采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃。
上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm。
(2)感应加热：采用感应加热装置将上引铜杆加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化。
(3)连续挤压：将感应加热后的高温铜杆直接送入连续挤压机内，连续挤压机转速为5-7r/min，连续挤压溢料率控制在6～8％。
(4)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％。
(5)感应加热：采用感应加热装置将轧制后的合金加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化，将感应加热后的合金直接水淬。
(6)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％。
(7)时效：温度450℃-550℃，时间3-5小时。
(8)拉拔：加工率10％-50％。
上述方法制备的铜镍硅合金的抗拉强度大于800MPa，延伸率大于5％，导电率大于30％IACS，软化温度大于550℃。
本发明的有益效果在于：
1.采用上引连铸的方法，实现了铜镍硅合金的连续化、大规模化生产。
2.采用感应加热的方法将上引铜杆的温度升高，并采用气氛保护直接进行连续挤压，有利于连续挤压成型。采用感应加热的方法将连续挤压后的合金直接水淬，起到固溶的效果。
3.优化了铜镍硅合金的成分，制备的铜镍硅合金性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明制备铜镍硅合金按照重量百分比计，镍含量2.5％，硅含量0.5％，铬含量0.1％，铝含量0.1％，镁含量0.1％，银含量0.1％，钴含量0.1％，，锡含量0.1％。
本发明的制备方法是：上引连铸—感应加热—连续挤压—连续轧制—感应加热—连续轧制—时效—拉拔。
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400-1450℃，保温炉温度为1350-1400℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm。
采用纯银、纯铝、铜镁中间合金、铜硅中间合金、铜钴中间合金、铜镍中间合金、铜锡中间合金，铜铬中间合金按照比例加入熔炼装置内。
采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃。
上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm。
(2)感应加热：采用感应加热装置将上引铜杆加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化。
(3)连续挤压：将感应加热后的高温铜杆直接送入连续挤压机内，连续挤压机转速为5-7r/min，连续挤压溢料率控制在6～8％。
(4)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％。
(5)感应加热：采用感应加热装置将轧制后的合金加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化，将感应加热后的合金直接水淬。
(6)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％。
(7)时效：温度450℃-550℃，时间3-5小时。
(8)拉拔：加工率10％-50％。
上述方法制备的铜镍硅合金的抗拉强度大于800MPa，延伸率大于5％，导电率大于30％IACS，软化温度大于550℃。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电极材料用铜镍硅合金的制备方法，其特征在于：所述的铜镍硅合金按照重量百分比计，镍含量2.0～2.5％，硅含量0.4～0.5％，铬含量0.08-0.1％，铝含量0.08-0.1％，镁含量0.8～0.1％，银含量0.08-0.1％，钴含量0.08～0.1％，，锡含量0.08～0.1％，其余的余量为铜；镍含量与硅含量的比值为5：1，硅含量与铬含量、铝含量、镁含量、银含量、钴含量、锡含量的比值为5：1，铬含量、铝含量、镁含量、银含量、钴含量、锡含量的比值为1：1：1：1：1：1；所述的制备方法是：上引连铸—感应加热—连续挤压—连续轧制—感应加热—连续轧制—时效—拉拔：
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400-1450℃，保温炉温度为1350-1400℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm；
采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃；
上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm；
(2)感应加热：采用感应加热装置将上引铜杆加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后铜杆的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化；
(3)连续挤压：将感应加热后的高温铜杆直接送入连续挤压机内，连续挤压机转速为5-7r/min，连续挤压溢料率控制在6～8％；
(4)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％；
(5)感应加热：采用感应加热装置将轧制后的合金加热至850～950℃，感应加热装置分为两部分，其中第一部分的加热功率为400KW，频率为2000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为800～850℃；第二部分的加热功率为100KW，频率为4000HZ，第一部分感应加热后合金的温度为900～950℃；感应加热装置采用保护气氛防止氧化，将感应加热后的合金直接水淬；
(6)连续轧制：轧制速度0.15-0.25米/秒；连续轧制的总加工率为30-80％；
(7)时效：温度450℃-550℃，时间3-5小时；
(8)拉拔：加工率10％-50％；
上述方法制备的铜镍硅合金的抗拉强度大于800MPa，延伸率大于5％，导电率大于30％IACS，软化温度大于550℃。
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