CN110735062B - 一种耐腐蚀抗拉铜合金线材及其生产工艺 - Google Patents

一种耐腐蚀抗拉铜合金线材及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：65‑75份铜，10‑15份镍，5‑10份铝，0.8‑1.6份锌，1‑5份镁，0.5‑1.3份钨，2.3‑3.0份硼，3‑8份精炼剂，其余为非金属杂质；本发明还公开了一种耐腐蚀抗拉铜合金线材的生产工艺；通过三级时效处理，分别用不同的拉应力和保温温度对铜合金线材进行处理，最大限度的去除铜合金线材内部的残余应力，提升该铜合金线材的抗拉强度；本发明制备了一种精炼剂，当该精炼剂与合金元素混合后，能够清除铜合金液内部的氢和浮游的氧化夹渣，使合金液更纯净，其本身具有的强吸附性能对夹渣进行吸附，并迅速从熔体中逸出，提升铜合金的纯度。

Description

一种耐腐蚀抗拉铜合金线材及其生产工艺
技术领域
本发明属于合金线材制备技术领域，具体为一种耐腐蚀抗拉铜合金线材及其生产工艺。
背景技术
白铜合金是以镍为主要添加元素的铜合金，其色泽呈美丽温和的银白色，又良好的延展性和耐腐蚀性。一般现有技术中的白铜合金成分中为了增强耐腐蚀及成型性能一般添加铁、铅等元素。白铜多用于耐腐蚀的工业部分，适用于眼镜铸造用白铜合金及成型工艺的较少；
中国发明专利CN107988526A公开了一种钛合金眼镜架及其制备方法，钛合金的成分为：金属A，金属B，钛余量和不可避免的杂质；金属A为熔点高于Ti熔点600℃以内的金属；金属B为熔点低于T i熔点200℃以内的金属；金属A包括：铂、锆、铪中的任一种或几种；金属B包括：镥、钯、铒、铥、钪、钇、铁、钴中的任一种或几种；通过中间合金的制备、钛合金的制备、钛合金眼镜架的制备，得到钛合金眼镜架。但是该现有技术一方面没有对合金中的应力进行消除，残余的应力一方面会使眼镜架变形，另一当面其抗拉强度较低，导致眼镜架易损坏。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种耐腐蚀抗拉铜合金线材及其生产工艺。
本发明所要解决的技术问题：
(1)现有的铜合金线材一方面没有对合金中的应力进行消除，残余的应力一方面会使线材本身变形，抗拉强度较低，导致制成的成品易损坏，而且其耐腐蚀性能差；
(2)铜合金在熔炼过程中，铜合金液内部的氢和浮游的氧化夹渣不能完全出去，合金液不纯净，导致最终制备出的铜合金线材杂质较多。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：65-75份铜，10-15份镍，5-10份铝，0.8-1.6份锌，1-5份镁，0.5-1.3份钨，2.3-3.0份硼，3-8份精炼剂，其余为非金属杂质；
该眼镜用耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150-1180℃下熔化，然后升温至1200-1240℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150-1230℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10-15mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780-850℃，铸造速度为100-110mm/min，冷却水温度为18-25℃，冷却强度为0.15-0.18MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180-250MPa的拉应力，加热升温至200-250℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150-180MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130-150MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
步骤三中对铜合金线材进行固溶处理，在800℃温度下其余合金元素会在铜基体中形成过饱和固溶体，之后通过热处理与时效处理，过饱和固溶体分解，大量的合金元素以沉淀相的形式从铜基体中析出，镍、镁等元素析出，进而产生沉淀强化作用，进一步提高铜合金强度；铜合金在变形及热处理过程中，内部存在残余应力，使得其在加工成铜合金线材过程中会发生变形，步骤四通过三级时效处理，分别用不同的拉应力和保温温度对铜合金线材进行处理，能够使铜合金线材内的残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除铜合金线材内部的残余应力，提成该铜合金线材的抗拉强度。
进一步地，步骤一是在以氩气作为保护气体的气氛条件下进行。
进一步地，步骤三中热处理的步骤为：将固溶处理后的铜合金线材转移至热处理炉中，以30-50℃/h的速率升温至120-150℃，保温3h，再以40-60℃/h的速率升温至300-330℃，保温1h，之后以30-50℃/h的速率降温至200-210℃，保温1h，然后以40-60℃/h的速率升温至380-400℃，保温2h，最后放入冰水中处理2h后取出在180℃下保温3h。
进一步地，所述精炼剂由如下重量份原料制成：3-5份蒙脱石，1-3份冰晶石，0.1-0.3份碳酸钠，1-2份萤石，2-4份纳米氮化硅，1-3份刚玉粉。
进一步地，所述精炼剂由如下方法制成：
(1)将蒙脱石在450℃煅烧1h后加入10％氯化钠溶液中，70℃水浴加热2h，加入质量分数10％稀盐酸溶液，升温至75℃，超声，搅拌20min，过滤，将滤渣置于烧杯中，用去离子水冲洗，直至溶液呈中性，再次过滤，将滤渣置于80℃干燥箱中干燥2h后，研磨，过50目筛，制得改性蒙脱石；
(2)将刚玉粉、冰晶石和萤石研磨粉碎，过50目筛，制得混合粉末，将混合粉末在550℃下煅烧3h，静置30min后加入去离子水制成浆液，加入10％稀盐酸调节碱液的pH，直至pH＝5；
(3)转移至球磨机中，以1800r/min的转速球磨30min，加入10％氢氧化钠溶液调节pH至中性，加入改性蒙脱石、碳酸钠和纳米氮化硅，以800r/min的转速搅拌10min，烘干、粉碎，制得精炼剂。
步骤(1)中蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，所以本发明先将蒙脱石进行煅烧后用氯化钠溶液进行处理，钠离子与铝、镁的结合强度大于钙离子，通过钠离子取代蒙脱石层间的钙离子而达到钠化改性，之后将钠化的蒙脱石与体积分数为10％稀盐酸混合，层间中的钙离子、镁离子、铝离子等金属离子以可溶性盐的形式溶出，使得其孔道得到疏通，有利于吸附质分子的扩散，同时由于氢原子的半径小于钙离子、镁离子、铝离子，所以电离出来的氢离子可以置换出层间的金属阳离子，从而减弱层间作用力，使得蒙脱石自身上的永久性负电荷变得更多，更加有利于阳离子之间的交换，因而吸附能力得到提升，所以预处理后的蒙脱石孔径和结构发生改变，比表面积增大，吸附性能增强；
进一步地，步骤三中的拉伸装置包括箱体机构、抛光机构和拉伸机构，抛光机构和拉伸机构均安装在箱体机构内部，拉伸机构固定在箱体机构内部一侧表面，抛光机构安装在箱体机构底端上表面，抛光机构安装在拉伸机构下方；
箱体机构包括箱体、电箱、挡板、重载地脚、支撑架和丝网，电箱安装在箱体一侧表面，箱体底端四角安装四个重载地脚，箱体正表面水平安装挡板，挡板与箱体通过三角板固定，支撑架和丝网均安装在箱体内部，丝网安装在支撑架上方，支撑架底端固定在箱体底端上表面；
抛光机构包括上模安装板、上模导柱、托板、导轮、上抛光板、下抛光板、第一气缸、竖直伸缩柱、移动托板、固定底板和第二气缸，上模安装板两端竖直安装两个上模导柱，上模导柱贯穿上模安装板，上抛光板安装在上模安装板下方，上模导柱底端安装在上抛光板上表面，第二气缸安装在上模安装板上表面，第二气缸安装在两个上模导柱之间，第二气缸贯穿上抛光板与上抛光板连接，上模安装板侧表面固定在托板上，托板顶端设有导轮，下抛光板安装在上抛光板正下方，下抛光板下表面四角固定安装四根竖直伸缩柱，竖直伸缩柱底端固定在移动托板上表面，移动托板侧表面安装第一气缸，移动托板底端表面两侧设有滑槽，固定底板安装在移动托板下方，固定底板上设有两根滑轨，移动托板底端表面的滑槽与固定底板上滑轨配合；
拉伸机构包括第一转轴、L型固定架、浮动转轴、第二转轴、传送带和驱动电机，第一转轴、L型固定架、浮动转轴和第二转轴均固定在箱体内部侧表面上，两个第一转轴均通过L型固定架固定，L型固定架一端与第一转轴固定，L型固定架另一端固定在箱体内部侧表面上，浮动转轴和第二转轴安装在第一转轴下方，浮动转轴和第二转轴在同一水平线，驱动电机安装在第二转轴下方，驱动电机与第二转轴之间通安装传送带。
进一步地，浮动转轴包括浮动转轴安装板、第三气缸、吊板和转轴轮，吊板安装在浮动转轴安装板下方，第三气缸安装在浮动转轴安装板侧表面，第三气缸贯穿浮动转轴安装板侧表面与吊板连接，转轴轮固定在吊板上。
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150-1180℃下熔化，然后升温至1200-1240℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150-1230℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10-15mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780-850℃，铸造速度为100-110mm/min，冷却水温度为18-25℃，冷却强度为0.15-0.18MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180-250MPa的拉应力，加热升温至200-250℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150-180MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130-150MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
本发明的有益效果：
(1)本发明一种耐腐蚀抗拉铜合金线材在制备过程中，步骤三中对铜合金线材进行固溶处理，在800℃温度下其余合金元素会在铜基体中形成过饱和固溶体，之后通过热处理与时效处理，过饱和固溶体分解，大量的合金元素以沉淀相的形式从铜基体中析出，镍、镁等元素析出，进而产生沉淀强化作用，进一步提高铜合金强度；铜合金在变形及热处理过程中，内部存在残余应力，使得其在加工成铜合金线材过程中会发生变形，步骤四通过三级时效处理，分别用不同的拉应力和保温温度对铜合金线材进行处理，能够使铜合金线材内的残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除铜合金线材内部的残余应力，提升该铜合金线材的抗拉强度，而且该铜合金中含有镍，镍能与大气中的水生成质密的氧化膜，包覆在铜合金表面，进而赋予其铜合金良好的耐腐蚀性，解决了现有的铜合金线材一方面没有对合金中的应力进行消除，残余的应力一方面会使线材本身变形，抗拉强度较低，导致制成的成品易损坏，而且其耐腐蚀性能差的技术问题；
(2)本发明制备了一种精炼剂，该精炼剂在制备过程中，步骤(1)中蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，所以本发明先将蒙脱石进行煅烧后用氯化钠溶液进行处理，钠离子与铝、镁的结合强度大于钙离子，通过钠离子取代蒙脱石层间的钙离子而达到钠化改性，之后将钠化的蒙脱石与体积分数为10％稀盐酸混合，层间中的钙离子、镁离子、铝离子等金属离子以可溶性盐的形式溶出，使得其孔道得到疏通，有利于吸附质分子的扩散，同时由于氢原子的半径小于钙离子、镁离子、铝离子，所以电离出来的氢离子可以置换出层间的金属阳离子，从而减弱层间作用力，使得蒙脱石自身上的永久性负电荷变得更多，更加有利于阳离子之间的交换，因而吸附能力得到提升，所以预处理后的蒙脱石孔径和结构发生改变，比表面积增大，吸附性能增强，所以通过其制备的精炼剂具有优异的吸附性能；当该精炼剂与合金元素混合后，能够清除铜合金液内部的氢和浮游的氧化夹渣，使合金液更纯净，其本身具有的强吸附性能对夹渣进行吸附，并迅速从熔体中逸出，提升铜合金的纯度，解决了铜合金在熔炼过程中，铜合金液内部的氢和浮游的氧化夹渣不能完全出去，合金液不纯净，导致最终制备出的铜合金线材杂质较多的技术问题。
(3)本发明拉伸装置在使用过程中将待拉伸的铜合金线材缠绕在右侧的一个第一转轴上，之后通过另一个第一转轴和浮动转轴缠绕在第二转轴上，此时铜合金线材上表面与上抛光板下表面接触，打开驱动电机，驱动电机能够通过传送带带动第二转轴转动，打开第三气缸，第三气缸带动吊板通过导杆在浮动转轴安装板下方进行移动，进而带动转轴轮左右移动，对铜合金线材进行拉伸，打开第二气缸，第二气缸能够带动上抛光板进行上下移动，既能对铜合金线材进行拉伸，又没能对其上表面进行抛光，之后调节竖直伸缩柱，将下抛光板上移，直至下抛光板上表面与铜合金线材下表面接触，而且下抛光板上设有若干宽度不一的凹槽，调节第一气缸能够带动移动托板沿着滑轨在固定底板上水平移动，便于对不同直径的铜合金线材进行抛光。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明拉伸装置结构示意图；
图2为图1内视图；
图3为图1抛光机构结构示意图；
图4为图1拉伸机构结构示意图；
图5为图4中浮动转轴结构示意图。
图中：1、箱体机构；11、箱体；12、电箱；13、挡板；14、重载地脚；15、支撑架；16、丝网；2、抛光机构；21、上模安装板；22、上模导柱；23、托板；24、导轮；25、上抛光板；26、下抛光板；27、第一气缸；28、竖直伸缩柱；29、移动托板；210、固定底板；211、第二气缸；3、拉伸机构；31、第一转轴；32、L型固定架；33、浮动转轴；331、浮动转轴安装板；332、第三气缸；333、吊板；334、转轴轮；34、第二转轴；35、传送带；36、驱动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，本发明拉伸装置包括箱体机构1、抛光机构2和拉伸机构3，抛光机构2和拉伸机构3均安装在箱体机构1内部，拉伸机构3固定在箱体机构1内部一侧表面，抛光机构2安装在箱体机构1底端上表面，抛光机构2安装在拉伸机构3下方；
如图1-2所示，箱体机构1包括箱体11、电箱12、挡板13、重载地脚14、支撑架15和丝网16，电箱12安装在箱体11一侧表面，箱体11底端四角安装四个重载地脚14，箱体11正表面水平安装挡板13，挡板13与箱体11通过三角板固定，支撑架15和丝网16均安装在箱体11内部，丝网16安装在支撑架15上方，支撑架15底端固定在箱体11底端上表面；
如图1和3所示，抛光机构2包括上模安装板21、上模导柱22、托板23、导轮24、上抛光板25、下抛光板26、第一气缸27、竖直伸缩柱28、移动托板29、固定底板210和第二气缸211，上模安装板21两端竖直安装两个上模导柱22，上模导柱22贯穿上模安装板21，上抛光板25安装在上模安装板21下方，上模导柱22底端安装在上抛光板25上表面，第二气缸211安装在上模安装板21上表面，第二气缸211安装在两个上模导柱22之间，第二气缸211贯穿上抛光板25与上抛光板25连接，第二气缸211能够带动上抛光板25进行上下移动，上模安装板21侧表面固定在托板23上，托板23顶端设有导轮24，下抛光板26安装在上抛光板25正下方，下抛光板26上水平设置若干宽度不一的凹槽，下抛光板26下表面四角固定安装四根竖直伸缩柱28，竖直伸缩柱28底端固定在移动托板29上表面，移动托板29侧表面安装第一气缸27，移动托板29底端表面两侧设有滑槽，固定底板210安装在移动托板29下方，固定底板210上设有两根滑轨，移动托板29底端表面的滑槽与固定底板210上滑轨配合，第一气缸27能够带动移动托板29沿着滑轨在固定底板210上水平移动；
如图1、4和5所示，拉伸机构3包括第一转轴31、L型固定架32、浮动转轴33、第二转轴34、传送带35和驱动电机36，第一转轴31、L型固定架32、浮动转轴33和第二转轴34均固定在箱体11内部侧表面上，两个第一转轴31均通过L型固定架32固定，L型固定架32一端与第一转轴31固定，L型固定架32另一端固定在箱体11内部侧表面上，浮动转轴33和第二转轴34安装在第一转轴31下方，浮动转轴33和第二转轴34在同一水平线，驱动电机36安装在第二转轴34下方，驱动电机36与第二转轴34之间通安装传送带35，驱动电机36能够通过传送带35带动第二转轴34转动，浮动转轴33包括浮动转轴安装板331、第三气缸332、吊板333和转轴轮334，吊板333安装在浮动转轴安装板331下方，第三气缸332安装在浮动转轴安装板331侧表面，第三气缸332贯穿浮动转轴安装板331侧表面与吊板333连接，第三气缸332带动吊板333通过导杆在浮动转轴安装板331下方进行移动，转轴轮334固定在吊板333上。
本发明拉伸装置工作过程如下所示：
第一步、上抛光板25安装在上模安装板21下方，上模导柱22底端安装在上抛光板25上表面，第二气缸211安装在上模安装板21上表面，第二气缸211安装在两个上模导柱22之间，第二气缸211贯穿上抛光板25与上抛光板25连接，第二气缸211能够带动上抛光板25进行上下移动，下抛光板26安装在上抛光板25正下方，下抛光板26上水平设置若干宽度不一的凹槽；
第二步、第一转轴31、L型固定架32、浮动转轴33和第二转轴34均固定在箱体11内部侧表面上，浮动转轴33和第二转轴34安装在第一转轴31下方，驱动电机36与第二转轴34之间通安装传送带35，驱动电机36能够通过传送带35带动第二转轴34转动；
第三步、将待拉伸的铜合金线材缠绕在右侧的一个第一转轴31上，之后通过另一个第一转轴31和浮动转轴33缠绕在第二转轴34上，此时铜合金线材上表面与上抛光板25下表面接触，打开驱动电机36，驱动电机36能够通过传送带35带动第二转轴34转动，打开第三气缸332，第三气缸332带动吊板333通过导杆在浮动转轴安装板331下方进行移动，进而带动转轴轮334左右移动，对铜合金线材进行拉伸，打开第二气缸211，第二气缸211能够带动上抛光板25进行上下移动，既能对铜合金线材进行拉伸，又没能对其上表面进行抛光，之后调节竖直伸缩柱28，将下抛光板26上移，直至下抛光板26上表面与铜合金线材下表面接触，而且下抛光板26上设有若干宽度不一的凹槽，调节第一气缸27能够带动移动托板29沿着滑轨在固定底板210上水平移动，便于对不同直径的铜合金线材进行抛光。
实施例1
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：65份铜，10份镍，5份铝，0.8份锌，1份镁，0.5份钨，2.3份硼，3份精炼剂，其余为非金属杂质；
该耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150℃下熔化，然后升温至1200℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780℃，铸造速度为100mm/min，冷却水温度为18℃，冷却强度为0.15MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180MPa的拉应力，加热升温至200℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
所述精炼剂由如下方法制成：
(1)将蒙脱石在450℃煅烧1h后加入10％氯化钠溶液中，70℃水浴加热2h，加入10％稀盐酸溶液，升温至75℃，超声，搅拌20min，过滤，将滤渣置于烧杯中，用去离子水冲洗，直至溶液呈中性，再次过滤，将滤渣置于80℃干燥箱中干燥2h后，研磨，过50目筛，制得改性蒙脱石；
(2)将刚玉粉、冰晶石和萤石研磨粉碎，过50目筛，制得混合粉末，将混合粉末在550℃下煅烧3h，静置30min后加入去离子水制成浆液，加入10％稀盐酸调节碱液的pH，直至pH＝5；
(3)转移至球磨机中，以1800r/min的转速球磨30min，加入10％氢氧化钠溶液调节pH至中性，加入改性蒙脱石、碳酸钠和纳米氮化硅，以800r/min的转速搅拌10min，烘干、粉碎，制得精炼剂。
实施例2
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：68份铜，12份镍，6份铝，1.0份锌，2份镁，0.7份钨，2.5份硼，4份精炼剂，其余为非金属杂质；
该耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150℃下熔化，然后升温至1200℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780℃，铸造速度为100mm/min，冷却水温度为18℃，冷却强度为0.15MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180MPa的拉应力，加热升温至200℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
实施例3
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：72份铜，14份镍，8份铝，1.4份锌，3份镁，1.0份钨，2.8份硼，5份精炼剂，其余为非金属杂质；
该耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150℃下熔化，然后升温至1200℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780℃，铸造速度为100mm/min，冷却水温度为18℃，冷却强度为0.15MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180MPa的拉应力，加热升温至200℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
实施例4
一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，由如下重量份原料制成：75份铜，15份镍，10份铝，1.6份锌，5份镁，1.3份钨，3.0份硼，8份精炼剂，其余为非金属杂质；
该耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150℃下熔化，然后升温至1200℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780℃，铸造速度为100mm/min，冷却水温度为18℃，冷却强度为0.15MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180MPa的拉应力，加热升温至200℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130MPa的拉应力，在温度为230℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
对比例1
本对比例与实施例1相比，未对铜合金线材进行步骤四的处理，制备方法如下所示：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150℃下熔化，然后升温至1200℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780℃，铸造速度为100mm/min，冷却水温度为18℃，冷却强度为0.15MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理。
对比例2
本对比例制备精炼剂过程中，未对蒙脱石进行改性，制备方法如下所示：
(1)将刚玉粉、冰晶石和萤石研磨粉碎，过50目筛，制得混合粉末，将混合粉末在550℃下煅烧3h，静置30min后加入去离子水制成浆液，加入10％稀盐酸调节碱液的pH，直至pH＝5；
(2)转移至球磨机中，以1800r/min的转速球磨30min，加入10％氢氧化钠溶液调节pH至中性，加入蒙脱石、碳酸钠和纳米氮化硅，以800r/min的转速搅拌10min，烘干、粉碎，制得精炼剂。
铜合金线材的制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例为市场中一种铜合金线材。
对实施例1-4与对比例1-3的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲断裂次数以及耐腐蚀性能进行检测，结果如下表所示；
力学性能测试：拉伸试验在CMT4105万能力学实验机上进行，拉伸速度为2mm/min，每个试样不少于两根，拉伸试样根据国家标准GB6397-86进行制样，测试实施例和对比例中产品的力学性能；
耐腐蚀性能：根据GB/T19746-2005《金属和合金的腐蚀-盐溶液周浸试验》进行检测。
Figure BDA0002292057850000161
从上表中能够看出实施例1-4的拉伸强度在385-401MPa之间，断裂伸长率在15-19％之间，弯曲断裂次数在253-285次范围内，平均腐蚀速率在0.019-0.021(mm/a)范围内；对比例1-3的拉伸强度在340-385MPa之间，断裂伸长率在10-13％之间，弯曲断裂次数在201-235次范围内，平均腐蚀速率在0.022-0.028(mm/a)范围内。所以本发明步骤四通过三级时效处理，分别用不同的拉应力和保温温度对铜合金线材进行处理，能够使铜合金线材内的残余应力扩散趋向均匀化，最大限度的去除铜合金线材内部的残余应力，提升该铜合金线材的抗拉强度，而且该铜合金中含有镍，镍能与大气中的水生成质密的氧化膜，包覆在铜合金表面，进而赋予其铜合金良好的耐腐蚀性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，其特征在于，由如下重量份原料制成：65-75份铜，10-15份镍，5-10份铝，0.8-1.6份锌，1-5份镁，0.5-1.3份钨，2.3-3.0份硼，3-8份精炼剂，其余为非金属杂质；
该耐腐蚀抗拉铜合金线材由如下方法制成：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150-1180℃下熔化，然后升温至1200-1240℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150-1230℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10-15mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780-850℃，铸造速度为100-110mm/min，冷却水温度为18-25℃，冷却强度为0.15-0.18MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180-250MPa的拉应力，加热升温至200-250℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150-180MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130-150MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材；
步骤三中的拉伸装置包括箱体机构（1）、抛光机构（2）和拉伸机构（3），抛光机构（2）和拉伸机构（3）均安装在箱体机构（1）内部，拉伸机构（3）固定在箱体机构（1）内部一侧表面，抛光机构（2）安装在箱体机构（1）底端上表面，抛光机构（2）安装在拉伸机构（3）下方；
箱体机构（1）包括箱体（11）、电箱（12）、挡板（13）、重载地脚（14）、支撑架（15）和丝网（16），电箱（12）安装在箱体（11）一侧表面，箱体（11）底端四角安装四个重载地脚（14），箱体（11）正表面水平安装挡板（13），挡板（13）与箱体（11）通过三角板固定，支撑架（15）和丝网（16）均安装在箱体（11）内部，丝网（16）安装在支撑架（15）上方，支撑架（15）底端固定在箱体（11）底端上表面；
抛光机构（2）包括上模安装板（21）、上模导柱（22）、托板（23）、导轮（24）、上抛光板（25）、下抛光板（26）、第一气缸（27）、竖直伸缩柱（28）、移动托板（29）、固定底板（210）和第二气缸（211），上模安装板（21）两端竖直安装两个上模导柱（22），上模导柱（22）贯穿上模安装板（21），上抛光板（25）安装在上模安装板（21）下方，上模导柱（22）底端安装在上抛光板（25）上表面，第二气缸（211）安装在上模安装板（21）上表面，第二气缸（211）安装在两个上模导柱（22）之间，第二气缸（211）贯穿上抛光板（25）与上抛光板（25）连接，上模安装板（21）侧表面固定在托板（23）上，托板（23）顶端设有导轮（24），下抛光板（26）安装在上抛光板（25）正下方，下抛光板（26）下表面四角固定安装四根竖直伸缩柱（28），竖直伸缩柱（28）底端固定在移动托板（29）上表面，移动托板（29）侧表面安装第一气缸（27），移动托板（29）底端表面两侧设有滑槽，固定底板（210）安装在移动托板（29）下方，固定底板（210）上设有两根滑轨，移动托板（29）底端表面的滑槽与固定底板（210）上滑轨配合；
拉伸机构（3）包括第一转轴（31）、L型固定架（32）、浮动转轴（33）、第二转轴（34）、传送带（35）和驱动电机（36），第一转轴（31）、L型固定架（32）、浮动转轴（33）和第二转轴（34）均固定在箱体（11）内部侧表面上，两个第一转轴（31）均通过L型固定架（32）固定，L型固定架（32）一端与第一转轴（31）固定，L型固定架（32）另一端固定在箱体（11）内部侧表面上，浮动转轴（33）和第二转轴（34）安装在第一转轴（31）下方，浮动转轴（33）和第二转轴（34）在同一水平线，驱动电机（36）安装在第二转轴（34）下方，驱动电机（36）与第二转轴（34）之间通安装传送带（35）；
浮动转轴（33）包括浮动转轴安装板（331）、第三气缸（332）、吊板（333）和转轴轮（334），吊板（333）安装在浮动转轴安装板（331）下方，第三气缸（332）安装在浮动转轴安装板（331）侧表面，第三气缸（332）贯穿浮动转轴安装板（331）侧表面与吊板（333）连接，转轴轮（334）固定在吊板（333）上。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，其特征在于，步骤一是在以氩气作为保护气体的气氛条件下进行。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，其特征在于，步骤三中热处理的步骤为：将固溶处理后的铜合金线材转移至热处理炉中，以30-50℃/h的速率升温至120-150℃，保温3h，再以40-60℃/h的速率升温至300-330℃，保温1h，之后以30-50℃/h的速率降温至200-210℃，保温1h，然后以40-60℃/h的速率升温至380-400℃，保温2h，最后放入冰水中处理2h后取出在180℃下保温3h。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，其特征在于，所述精炼剂由如下重量份原料制成：3-5份蒙脱石，1-3份冰晶石，0.1-0.3份碳酸钠，1-2份萤石，2-4份纳米氮化硅，1-3份刚玉粉。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉铜合金线材，其特征在于，所述精炼剂由如下方法制成：
（1）将蒙脱石在450℃煅烧1h后加入10%氯化钠溶液中，70℃水浴加热2h，加入10%稀盐酸溶液，升温至75℃，超声，搅拌20min，过滤，将滤渣置于烧杯中，用去离子水冲洗，直至溶液呈中性，再次过滤，将滤渣置于80℃干燥箱中干燥2h后，研磨，过50目筛，制得改性蒙脱石；
（2）将刚玉粉、冰晶石和萤石研磨粉碎，过50目筛，制得混合粉末，将混合粉末在550℃下煅烧3h，静置30min后加入去离子水制成浆液，加入10%稀盐酸调节碱液的pH，直至pH=5；
（3）转移至球磨机中，以1800r/min的转速球磨30min，加入10%氢氧化钠溶液调节pH至中性，加入改性蒙脱石、碳酸钠和纳米氮化硅，以800r/min的转速搅拌10min，烘干、粉碎，制得精炼剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉铜合金线材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将铜加入熔炼炉中升温至1150-1180℃下熔化，然后升温至1200-1240℃，熔化后加入铝、锌，在此温度下熔炼30min，加入镍、镁、钨和硼，调节温度为1150-1230℃，搅拌均匀，待全部熔化后加入精炼剂，精炼45min，扒渣后保温30min，制得铜合金精炼液；
步骤二、将铜合金精炼液浇铸成直径为10-15mm的铜合金线材，控制浇铸温度为780-850℃，铸造速度为100-110mm/min，冷却水温度为18-25℃，冷却强度为0.15-0.18MPa；
步骤三、将铜合金线材进行固溶处理，控制固溶温度为800℃，时间为10h，之后经拉伸装置制成直径为8mm的铜合金线材，转移至热处理炉中进行热处理；
步骤四、向拉伸后的铜合金线材施加180-250MPa的拉应力，加热升温至200-250℃，在此温度下保温2h，继续向铜合金线材施加150-180MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，最后向铜合金线材施加130-150MPa的拉应力，在温度为230-300℃下保温2h，制得一种耐腐蚀抗拉铜合金线材。
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Applicant before: Zhang Yan

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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: A corrosion resistant tensile copper alloy wire rod and its production process

Effective date of registration: 20220531

Granted publication date: 20201030

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Shenzhen Hongwei sub branch

Pledgor: SHENZHEN SHENZHOU CABLE Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980006860

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