CN110760716A - 一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝及其制备方法，所述镍钇合金丝包括如下组分：Al：0.20～2.00wt.％，Si：0.80～2.00wt.％，Y：0.05～0.50wt.％，Ti：0.20～5.00wt.％，B：0.02～0.20wt.％以及余量Ni和不可避免的杂质；本发明采用熔炼浇铸、气体保护电渣重熔或真空自耗重熔、高线轧制、盘条剥皮磨光、冷拔拉丝及热处理制备得到镍钇合金丝，其作为火花塞电极材料不仅机械性能、延伸率、电阻率及抗氧化性能更为优异，并且实现了盘重大于1吨的火花塞电极材料的高线轧制，大大提高了加工效率及成材率，在生产过程中更加环保，提高了生产的安全性，实现镍钇合金的回收利用。

Description

一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金丝及制备方法，特别是涉及一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝及其制备方法。
背景技术
火花塞是发动机点火系统中至关重要的装置，其中心电极和侧电极工作于高温、高压的恶劣环境下，还要承受高电压的放电火花侵蚀，所以火花塞电极必须具备良好的机械性能、导热性能、抗氧化性能。
传统的火花塞电极材料是NiCrMnSi材料，其成分为：Ni≥95.0wt.％，Cr：1.4～1.8wt.％，Mn：1.3～1.8wt.％，Si：0.4～0.65wt.％和余量杂质。该火花塞电极材料的抗拉强度及延伸率都不高，使用寿命相对较短；制备方法为熔炼浇铸、表面车光、锻造修磨、热轧盘条、冷拔拉丝、氢气退火，该方法成材率较低，产品一致性较差，生产过程有污染和安全隐患。
发明内容
发明目的：本发明的目的之一是针对现有技术中的火花塞电极丝材料的不足，提供一种镍钇合金丝，可用于火花塞电极材料；本发明的目的之二是提供一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法。
技术方案：本发明的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝，按质量百分数包括如下组分：Al：0.20～2.00 wt.％，Si：0.80～2.00 wt.％，Y：0.05～0.50 wt.％，Ti：0.20～5.00wt.％，B：0.02～0.20 wt.％以及余量Ni和不可避免的杂质。
其中，所述杂质中C≤0.03 wt.％，S≤0.005 wt.％，Cu≤0.10 wt.％，Fe≤0.30wt.％。
本发明还提供了一种所述用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，将含上述组分的原料依次进行如下步骤：熔炼浇铸、重熔、高线轧制、盘条剥皮磨光、冷拔拉丝及热处理；其中，熔炼浇铸为将含上述组分的原料在真空中频感应电炉中熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；
重熔为采用气体保护电渣重熔或真空自耗重熔，将所述镍钇合金母合金重熔加工成镍钇合金重熔锭；气体保护电渣重熔为将所述镍钇合金母合金通过惰性气体保护电渣重熔，将其重熔成镍钇合金重熔锭；真空自耗重熔为将所述镍钇合金母合金通过真空自耗电弧炉重熔，将其加工成镍钇合金重熔锭。
高线轧制为将镍钇合金重熔锭加热至1030～1080℃，保温1～1.5小时，后进行若干道轧制得到盘条；盘条剥皮磨光为将上述盘条剥皮磨光制得光亮盘条；冷拔拉丝为将上述光亮盘条通过多道拉拔工艺制成细丝，所述拉拔工艺每道次压下量为10％～15％；热处理为在真空环境下对所述细丝进行700～750℃退火4～6小时。其中，可以对镍钇合金重熔锭，进行取样化验，验证成分是否合格；将合格的重熔锭再进入高线轧制。
优选地，熔炼浇铸以纯镍块、电解铝、纯结晶硅、纯钇、海绵钛和硼为原料，在500kg真空中频感应电炉中熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；熔炼的真空度≤0.1Pa，浇铸的温度为1450～1500℃。
其中，气体保护电渣重熔使用的渣系，按质量百分数为CaF2：40～50 wt.％，Al2O3：23～25 wt.％，MnO：4～6 wt.％，CaO：18～20 wt.％，Y2O3：5～9 wt.％。制备得到的重熔锭直径可为250～400mm，重熔锭长度为1300～2000mm，重熔锭重量为500～1500kg。真空自耗重熔的熔炼真空度为0.13～1.0Pa，工作电压20～40V，工作电流为3500～7000A。
高线轧制具体分为加热、轧制、冷却三个阶段，将上述重熔锭进行处理制成φ8～10mm的盘条，所述重熔锭加热阶段加热到温度为1030～1080℃，所述轧制阶段分若干次进行轧制，每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为20～50m/s，所述冷却阶段控制冷速为25～30℃/秒；其中轧制分5～7道次粗轧，5道次中轧，5道次预精轧，10～12道次精轧，其中开轧温度为1000～1050℃，精轧温度为950～980℃，吐丝温度为930～950℃。
盘条剥皮磨光采用盘条联合剥皮机将所述盘条表面剥去0.3～0.5mm，磨光制得光亮盘条，剥皮走速为20～40m/min使用机械方式去除盘条表面的缺陷，相比与传统的酸洗处理更加环保。
冷拔拉丝采用粗拔、中拔和细拔多道拔丝工艺将所述光亮盘条拉拔成表面光滑的φ1.3～2.0mm的细丝，所述拉拔阶段每道次压下量为10～15％；其中使用的润滑剂不使用油基润滑油而改用水溶性润滑剂。
其中热处理步骤分预加热、中间加热、终段保温三个阶段对细丝进行处理；所述预加热是将细丝从常温加热至120～150℃，保温0.5～1小时，所述中间加热是将细丝继续加热至150～250℃，保温0.5～1小时，所述终段保温是将细丝继续加热至700～750℃，退火保温4～6小时。
本发明的关键技术为组分配比和工艺条件的设计，将按相应组分配比的原料依次进行熔炼浇铸、重熔、高线轧制、盘条剥皮磨光、冷拔拉丝及热处理。通过真空熔炼及气体保护电渣重熔或真空自耗重熔，降低了合金中的杂质元素和非金属夹杂物；其中气体保护电渣重熔过程中的渣系，添加的Y2O3起到避免钇元素烧损及氧化的作用，确保了合金成分，重熔钢锭表面质量好且没有冒口，减少了钢锭表面打磨量，环保的同时提高了成材率，且重熔的钢锭晶粒细化组织均匀，便于高线热轧，热轧出来的盘条表面质量更好。
而真空自耗重熔通过真空自耗电弧炉重熔，在真空状态下，自耗电极和锭子之间没有渣和其他材料，因此在重熔时被熔炼材料不受污染；真空电弧炉熔炼时，被熔炼金属直接暴露在真空中，所以脱气效果非常好，能有效地除去氢、氮、氧等气体；真空电弧炉熔炼时，被熔炼金属中的非金属夹杂物比重轻，总是浮在熔融金属的最上面，这就导致锭子内部结构非常纯洁；由于锭子是在水冷铜坩锅中进行冷却，其冷却速度非常快，这就导致锭子内部结构均匀，不产生偏析。
重熔后进行高线轧制，本发明实现了所述镍钇合金丝的高线轧制，尤其是盘重大于1吨的镍钇合金丝的高线轧制，大大提高了合金丝的加工效率及成材率；最后，通过剥皮磨光以及真空环境下，700～750℃退火4～6小时的热处理，消除了合金丝冷加工应力，优化了合金晶粒尺寸，且相比酸洗及氢气退火更加安全环保，并实现了镍钇合金的回收。现有技术中该产品的工艺是铸造钢锭，锻造、热轧，但锭型都是控制在250kg以下；而本发明通过气体保护重熔及高线热轧技术，实现了盘重大于1吨的镍钇合金丝的制备。
本发明的镍钇合金中钇元素对氧、硫具有很强的亲和力，在合金中以氧化物、硫化物和氧硫化物复合化合物形式存在，以钇金属元素形式溶解于合金的数量极低；在火花塞电极材料中添加钇元素可增加氧化膜中的保护性氧化物含量，减少不稳当氧化物如NiO、Fe2O3含量，从而增加氧化膜的纯净度，提高膜的致密性，阻缓氧的渗入，降低合金氧化速度，延长使用寿命。
有益效果：与现有技术相比：
(1)本发明制备得到的镍钇合金丝作为火花塞电极材料，不仅机械性能、延伸率、电阻率及抗氧化性能都更为优异，并且本发明的制备方法实现了盘重大于1吨的火花塞电极材料的高线轧制，提高生产安全性的同时，实现镍钇合金的回收利用；
(2)本发明的镍钇合金丝制备方法实现了该合金丝加工效率及成材率的提高，其中加工效率相比传统的铸锻轧工艺提高了60％，成材率提高了40％；
(3)本发明的镍钇合金丝制备方法实现了无酸洗加工，保证了丝材性能质量的同时，避免了酸洗对环境的污染，更加绿色环保；
(4)本发明制备的镍钇合金丝电极材料在室温时抗拉强度554～594MPa，延伸率39～43％、电阻率≤0.22Ωmm2/m，晶粒度7～7.5级，经过900℃、50小时高温氧化，氧化增量为18.2361～19.5365g/m2；
(5)本发明的镍钇合金丝电极材料同普通NiCrMnSi火花塞电极材料相比较，镍钇合金丝电极材料抗拉强度提高了12～23％，延伸率提高40～57％，晶粒尺寸减小41％，抗氧化性能提高1.67～1.79倍；
(6)采用本发明的镍钇合金丝制作火花塞电极材料可以大大提高火花塞的使用寿命。
附图说明
图1是实施例1中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图2是实施例2中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图3是实施例3中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图4是实施例4中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图5是实施例5中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图6是实施例6中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图7是实施例7中制备的镍钇合金丝的金相组织照片；
图8是实施例8中制备的镍钇合金丝的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中用到的原料和试剂均为市售。
实施例1：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表1所示。
表1实施例1的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 0.2 0.8 0.05 5 0.02 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼浇铸：将含上述组分的原料在真空环境中进行熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；以纯镍块、电解铝、纯结晶硅、纯钇、海绵钛和硼为原料，在500kg真空中频感应电炉真空度≤0.1Pa环境下熔炼，温度为1480℃浇铸得到镍钇合金母合金；
(2)气体保护电渣重熔：采用上述母合金通过氩气保护电渣重熔加工成镍钇合金重熔锭，取样进行化验，验证成分是否合格；其中使用的渣系为：CaF2：40～50 wt.％，Al2O3：23～25 wt.％，MnO：4～6 wt.％，CaO：18～20 wt.％，Y2O3：5～9 wt.％；
(3)高线轧制：将上述合格重熔锭加热到温度为1050℃保温1.5小时，然后分若干次进行轧制，开轧温度为1050℃，精轧温度为980℃，吐丝温度为950℃，轧制成直径为10mm的盘条；其中轧制阶段分若干次进行轧制，每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为35m/s，所述冷却阶段控制冷速为25～30℃/秒；其中轧制分6道次粗轧，5道次中轧，5道次预精轧，12道次精轧；
(4)盘条剥皮磨光：将上述盘条表面剥去0.5mm，磨光制得光亮盘条，剥皮走速为28m/min
(5)冷拔拉丝：将上述光亮盘条通过多道拉拔工艺制成表面光滑φ1.5mm的细丝；采用水溶性润滑剂，拉拔阶段每道次压下量为10～15％；
(6)热处理：将上述拉拔态细丝在真空度≤0.5Pa，720℃条件下退火5小时，得到最终的火花塞电极材料的镍钇合金丝；其中热处理步骤分预加热、中间加热、终段保温四个阶段对细丝进行处理，在所述预加热是将细丝从常温加热至150℃，保温0.5小时，所述中间加热是将细丝继续加热至250℃，保温0.5小时，后继续加热至720℃条件下退火5小时。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图1所示，表2为镍钇合金重熔锭成分，表3为性能检测结果。
表2实施例1的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 0.19 0.75 0.048 5 0.02 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表3实例1制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000051
实施例2：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的成分及含量如下表4所示。
表4实施例2的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.1 1.2 0.25 2.5 0.11 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼浇铸：将含上述组分的原料在真空环境中进行熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；以纯镍块、电解铝、纯结晶硅、纯钇、海绵钛和硼为原料，在500kg真空中频感应电炉真空度≤0.1Pa环境下熔炼，温度为1450℃浇铸得到镍钇合金母合金；
(2)气体保护电渣重熔：采用上述母合金通过氩气保护电渣重熔加工成镍钇合金重熔锭，取样进行化验，验证成分是否合格；使用的渣系同实施例1。
(3)高线轧制：将上述合格重熔锭加热到温度为1080℃保温1.0小时，然后分若干次进行轧制，开轧温度为1030℃，精轧温度为950℃，吐丝温度为920℃，轧制成直径为10mm的盘条；其中轧制阶段分若干次进行轧制，每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为40m/s；
(4)盘条剥皮磨光：将上述盘条表面剥去0.3～0.5mm，磨光制得光亮盘条，剥皮走速为30m/min；
(5)冷拔拉丝：将上述光亮盘条通过多道拉拔工艺制成表面光滑φ1.5mm的细丝；采用水溶性润滑剂，拉拔阶段每道次压下量为10～15％；
(6)热处理：将上述拉拔态细丝在真空度≤0.5Pa，700℃条件下退火6小时，得到最终的火花塞电极材料的镍钇合金丝。其中热处理步骤分预加热、中间加热、终段保温四个阶段对细丝进行处理，在所述预加热是将细丝从常温加热至120℃，保温1.0小时，所述中间加热是将细丝继续加热至150℃，保温1.0小时，后继续加热至700℃条件下退火6小时。
本实施例中未特殊说明之处均同实施例1。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图2所示，表5为镍钇合金重熔锭成分，表6为性能检测结果。
表5实施例2的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.08 1.17 0.26 2.5 0.11 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表6实例2制备的镍钇合金丝的性能检测结果
实施例3：
该实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表7所示。
表7实施例3的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 2.0 2.0 0.50 0.20 0.20 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼浇铸：将含上述组分的原料在真空环境中进行熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；以纯镍块、电解铝、纯结晶硅、纯钇、海绵钛和硼为原料，在500kg真空中频感应电炉真空度≤0.1Pa环境下熔炼，温度为1460℃浇铸得到镍钇合金母合金；
(2)气体保护电渣重熔：采用上述母合金通过氩气保护电渣重熔加工成镍钇合金重熔锭，取样进行化验，验证成分是否合格；使用的渣系同实施例1。
(3)高线轧制：将上述合格重熔锭加热到温度为1060℃保温1.5小时，然后分若干次进行轧制，开轧温度为1000℃，精轧温度为960℃，吐丝温度为930℃，轧制成直径为10mm的盘条；其中轧制阶段分若干次进行轧制，每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为50m/s；
(4)盘条剥皮磨光：将上述盘条表面剥去0.3～0.5mm，磨光制得光亮盘条，剥皮走速为20m/min；
(5)冷拔拉丝：将上述盘条通过多道拉拔工艺制成表面光滑φ1.5mm的细丝；采用水溶性润滑剂，拉拔阶段每道次压下量为10～15％；
(6)热处理：将上述拉拔态细丝在真空度≤0.5Pa，735℃条件下退火5小时，得到最终的火花塞电极材料的镍钇合金丝。其中热处理步骤分预加热、中间加热、终段保温四个阶段对细丝进行处理，在所述预加热是将细丝从常温加热至135℃，保温0.75小时，所述中间加热是将细丝继续加热至200℃，保温0.8小时，后继续加热至735℃条件下退火5小时。
本实施例中未特殊说明之处均同实施例1。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图3所示，表8为镍钇合金重熔锭成分，表9为性能检测结果。
表8实施例3的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.95 1.98 0.50 0.20 0.20 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表9实施例3制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000071
实施例4：
该实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表10所示。
表10实施例4的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.5 1.6 0.35 4.0 0.16 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法包括如下步骤：
(1)熔炼浇铸：将含上述组分的原料在真空环境中进行熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；以纯镍块、电解铝、纯结晶硅、纯钇、海绵钛和硼为原料，在500kg真空中频感应电炉真空度≤0.1Pa环境下熔炼，温度为1500℃浇铸得到镍钇合金母合金；
(2)气体保护电渣重熔：采用上述母合金通过氩气保护电渣重熔加工成镍钇合金重熔锭，取样进行化验，验证成分是否合格；使用的渣系同实施例1。
(3)高线轧制：将上述合格重熔锭加热到温度为1030℃保温1.5小时，然后分若干次进行轧制，开轧温度为1040℃，精轧温度为970℃，吐丝温度为940℃，轧制成直径为10mm的盘条；其中轧制阶段分若干次进行轧制，每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为20m/s；
(4)盘条剥皮磨光：将上述盘条表面剥去0.3～0.5mm，磨光制得光亮盘条，剥皮走速为40m/min；
(5)冷拔拉丝：将上述盘条通过多道拉拔工艺制成表面光滑φ1.5mm的细丝；采用水溶性润滑剂，拉拔阶段每道次压下量为10～15％；
(6)热处理：将上述拉拔态细丝在真空度≤0.5Pa，750℃条件下退火4小时，得到最终的火花塞电极材料的镍钇合金丝。其中热处理步骤分预加热、中间加热、终段保温四个阶段对细丝进行处理，在所述预加热是将细丝从常温加热至150℃，保温0.5小时，所述中间加热是将细丝继续加热至200℃，保温0.5小时，后继续加热至750℃条件下退火4小时。
本实施例中未特殊说明之处均同实施例1。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图4所示，表11为镍钇合金重熔锭成分，表12为性能检测结果。
表11实施例4的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.48 1.6 0.36 4.0 0.16 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表12实施例4制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000081
实施例5：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表13所示。
表13实施例5的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 0.2 0.8 0.05 5 0.02 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法的制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(2)的气体保护电渣重熔改为真空自耗重熔；其中真空自耗重熔通过真空自耗电弧炉进行重熔，熔炼真空度为0.13Pa，工作电压20V，工作电流为3500A。
性能检测：将本实施例制备的镍钇重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图5所示，表14为镍钇合金重熔锭成分，表15为性能检测结果。
表14实施例5的镍钇合金合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 0.2 0.8 0.05 5 0.02 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表15实施例5制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000091
实施例6：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的成分及含量如下表16所示。
表16实施例6的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.1 1.2 0.25 2.5 0.11 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法的制备方法与实施例2基本相同，不同之处在于步骤(2)的气体保护电渣重熔改为真空自耗重熔；其中真空自耗重熔通过真空自耗电弧炉进行重熔，熔炼真空度为0.5Pa，工作电压30V，工作电流为7000A。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图6所示，表17为镍钇合金重熔锭成分，表18为性能检测结果。
表17实施例6的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.1 1.2 0.25 2.5 0.11 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表18实例6制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000101
实施例7：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表19所示。
表19实施例7的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 2.0 2.0 0.50 0.20 0.20 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
该镍钇合金丝的制备方法的制备方法与实施例3基本相同，不同之处在于步骤(2)的气体保护电渣重熔改为真空自耗重熔；其中真空自耗重熔通过真空自耗电弧炉进行重熔，熔炼真空度为1.0Pa，工作电压40V，工作电流为6000A。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图7所示，表20为镍钇合金重熔锭成分，表21为性能检测结果。
表20实施例7的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 2.0 2.0 0.50 0.20 0.20 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表21实施例7制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000102
实施例8：
本实施例的火花塞电极材料的镍钇合金丝的组分及含量如下表22所示。
表22实施例8的镍钇合金丝成分及含量(wt.％)
Figure BDA0002243305500000103
Figure BDA0002243305500000111
该镍钇合金丝的制备方法的制备方法与实施例4基本相同，不同之处在于步骤(2)的气体保护电渣重熔改为真空自耗重熔；其中真空自耗重熔通过真空自耗电弧炉进行重熔，熔炼真空度为0.8Pa，工作电压35V，工作电流为4500A。
性能检测：将本实施例制备的镍钇合金重熔锭成分及镍钇合金丝分别力学性能、高温氧化性能、晶粒度测试，其金相组织照片如图8所示，表23为镍钇合金重熔锭成分，表24为性能检测结果。
表23实施例8的镍钇合金重熔锭成分及含量(wt.％)
元素 Al Si Y Ti B Ni C S Cu Fe
含量 1.5 1.6 0.35 4.0 0.16 余量 ≤0.03 ≤0.005 ≤0.10 ≤0.30
表24实施例8制备的镍钇合金丝的性能检测结果
Figure BDA0002243305500000112
综上，本发明制备的镍钇合金丝电极材料在室温时抗拉强度554～594MPa，延伸率39～43％、电阻率≤0.22Ωmm2/m，晶粒度7～7.5级，经过900℃、50小时高温氧化，氧化增量为18.2361～19.5365g/m2。而现有的普通NiCrMnSi火花塞电极材料(按重量百分比计成分为：Ni≥95.0％，Cr：1.4％～1.8％，Mn：1.3％～1.8％，Si：0.4％～0.65％和余量杂质)在室温时拉伸强度为487.5MPa，延伸率为28.5％，电阻率0.25～0.30Ωmm2/m，晶粒度6～6.5级，经过900℃、50小时高温氧化，氧化增重为32.6776g/m2。因此，同普通NiCrMnSi火花塞电极材料相比较，可以看出镍钇合金丝电极材料抗拉强度提高了12～23％，延伸率提高40～57％，晶粒尺寸减小41％，抗氧化性能提高1.67～1.79倍，采用本发明的镍钇合金丝制作火花塞电极材料可以大大提高火花塞的使用寿命。

Claims (10)

1.一种用于火花塞电极材料的镍钇合金丝，其特征在于按质量百分数包括如下组分：Al：0.20～2.00wt.％，Si：0.80～2.00wt.％，Y：0.05～0.50wt.％，Ti：0.20～5.00wt.％，B：0.02～0.20wt.％及余量Ni和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝，其特征在于：所述杂质中C≤0.03wt.％，S≤0.005wt.％，Cu≤0.10wt.％，Fe≤0.30wt.％。
3.一种权利要求1所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)熔炼浇铸：将含上述组分的原料在真空环境中进行熔炼浇铸得到镍钇合金母合金；
(2)重熔：采用气体保护电渣重熔或真空自耗重熔，将所述镍钇合金母合金重熔加工成镍钇合金重熔锭；
(3)高线轧制：将镍钇合金重熔锭加热至1030～1080℃，保温1～1.5小时，后进行若干道轧制得到盘条；
(4)盘条剥皮磨光：将所述盘条剥皮磨光制得光亮盘条；
(5)冷拔拉丝：将所述光亮盘条通过多道拉拔工艺制成细丝，所述拉拔工艺每道次压下量为10％～15％；
(6)热处理：在真空环境下对所述细丝进行700～750℃退火4～6小时。
4.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中熔炼的真空度≤0.1Pa，浇铸的温度为1450～1500℃。
5.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，气体保护电渣重熔使用的渣系为：CaF2：40～50wt.％，Al2O3：23～25wt.％，MnO：4～6wt.％，CaO：18～20wt.％，Y2O3：5～9wt.％；真空自耗重熔的熔炼真空度为0.13～1.0Pa，工作电压20～40V，工作电流为3500～7000A。
6.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的开轧温度为1000～1050℃，精轧温度为950～980℃，吐丝温度为930～950℃。
7.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)加热后进行轧制，其中轧制每个道次的压下量为20～30％，轧制速度为20～50m/s；轧制后进行冷却，冷却的冷速为25～30℃/s。
8.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中采用机械方法去除盘条表面的缺陷，剥皮走速为20～40m/min。
9.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)冷拔拉丝使用的润滑剂为水溶性润滑剂。
10.根据权利要求3所述的用于火花塞电极材料的镍钇合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)包括对细丝进行预加热、中间加热、终段保温阶段对细丝进行处理；所述预加热为将细丝从常温加热至120～150℃，保温0.5～1小时；所述中间加热是将细丝继续加热至150～250℃，保温0.5～1小时；所述终段保温是将细丝继续加热至700～750℃，退火保温4～6小时。
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