CN111748712A - 一种铜银合金带材及其生产工艺 - Google Patents

一种铜银合金带材及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种铜银合金带材及其生产工艺。该铜银合金带材按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.09～0.15％，Nb 0.008～0.01％，Ti 0.003～0.005％，Mn 0.007～0.012％，V 0.002～0.004％，W 0.002～0.04％，Co 0.002～0.05％，Ni 0.001～0.003％，混合稀土0.002～0.004％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。本发明还公开了该铜银合金带材的生产工艺。本发明针对现有技术的不足，在保持铜银合金高导电率的情况下，还能提高铜银合金带材的抗拉强度和耐磨性能。

Description

一种铜银合金带材及其生产工艺
技术领域
本发明专利涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种铜银合金带材及其生产工艺。
背景技术
铜银合金具有良好的导热导电性，以及优异的物理力学性能，被广泛应用与高强度磁体系统、大型高速涡轮发电机转子导线等。长期以来，在铜银合金的研究中发现，铜银合金强度和导电性存在此消彼长的关系，在保持铜银合金高电导率的情况下，很难将抗拉强度大幅提高，因此如何处理好抗拉强度和电导率的关系，是研究的重点方向。此外现有铜银合金由于强度低，导致其耐磨性和抗蠕变能力差，导致其使用寿命短，可靠性不高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种性能可靠的铜银合金带材及其生产工艺，在保持铜银合金高导电率的情况下，还能提高铜银合金带材的抗拉强度和耐磨性能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种铜银合金带材，按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.09～0.15％，Nb 0.008～0.01％，Ti 0.003～0.005％，Mn 0.007～0.012％，V0.002～0.004％，W 0.002～0.04％，Co 0.002～0.05％，Ni 0.001～0.003％，混合稀土0.002～0.004％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
较优的，所述铜银合金带材按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.11％，Nb0.009％，Ti 0.004％，Mn 0.009％，V 0.003％，W 0.003％，Co 0.003％，Ni 0.002％，混合稀土0.003％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
所述带材的维氏硬度HV为102～108，抗拉强度为510～550MPa，延伸率为6～15％，侧弯小于1mm/m，导电率大于97.4％IACS。
本发明提供了所述的铜银合金带材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1)将Nb、Ti、Mn、V、W、Co、Ni及混合稀土破碎成粒度小于60mm的粉料，然后按计算的原料配比进行配料并混合均匀,得到混合粉料待用；
S2)将银粉和S1制得的混合粉料在250MPa～300MPa下进行压坯，压坯后放入真空炉中，向真空炉中通入氩气，在温度为900℃～1200℃下真空烧结3h～6h，得到银合金预制体；
S3)制得的银合金预制体放入真空中频熔炼炉中进行熔炼，得到熔体；熔炼温度为850～990℃，熔炼时间为2～4h，在烧结粉料的期间，间歇性地加入铜粒或铜锭；
S4)去除熔体表面的浮渣，再静置，最后将熔体进行半连续铸造，得到铜银合金半连续坯料；
S5)在温度为780℃～840℃下对铜银合金半连续坯料进行均匀化处理，再将铜银合金半连续坯料进行1～2个循环3～6道次的交叉周转轧，得到厚度均匀的铜银合金带材；
S6)在220～240℃条件下进行退火处理5～5.5h，然后经过拉伸弯曲矫直；
S7)使用酸洗液对铜银合金带材进行酸洗，再进行涂蜡，由输送导轨送到绕卷机绕制成卷，最终得到表面光亮的铜银合金带材成品。
较优的，所述步骤S5中，均匀化处理时间为20h～40h。
所述步骤S3中采用定量加铜装置加铜，利用计时器间歇性的加入铜粒或铜锭。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：
本发明结构设计科学合理，在保持铜银合金高导电率的情况下，还能提高铜银合金带材的抗拉强度和耐磨性能。本发明各实施例相对于对照例，其抗拉强度、弯曲强度和导电率大幅提高，而磨耗比大幅小于对照例。通过使用本发明提供的银铜板带材料合理优化了带材的成分，其中银含量为0.09～0.15％，银含量的波动范围小于5ppm，保证了带材的成分稳定。Mn、W元素和强碳化物形成元素V、Ti、Nb的复合使用，能够大大提高碳化物的高温稳定性和红硬性，而碳化物的高温稳定性和材料基体的硬韧性配合，使得带材具有高磨损抗力。在铜银合金中加入Co和Ni可以获得良好的材料热加工性能和材料组织性能，内部组织结构细密、均匀。本发明采用真空烧结和真空熔炼技术，改善了合金组织；采用合理的均匀化处理，消除合金内部偏析，减少粗大的第二相化合物，保证铸锭组织的均匀分布，提高材料的综合性能。220～240℃退火，消除残余应力减少变形与裂纹倾向，调整组织，消除组织缺陷。本发明的制备方法得到的铜银合金材料，其产品强度高，导电性能优良，同时具有较好的耐磨性能和机械性能。
具体实施方式
下面将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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铜银合金带材,按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.11％，Nb0.009％，Ti0.004％，Mn 0.009％，V 0.003％，W 0.003％，Co 0.003％，Ni 0.002％，混合稀土0.003％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
该铜银合金带材的生产工艺为：
S1)将Nb、Ti、Mn、V、W、Co、Ni及混合稀土破碎成粒度小于60mm的粉料，然后按计算的原料配比进行配料并混合均匀,得到混合粉料待用；
S2)将银粉和S1制得的混合粉料在280MPa下进行压坯，压坯后放入真空炉中，向真空炉中通入氩气，在温度为1100℃下真空烧结5h，得到银合金预制体；
S3)制得的银合金预制体放入真空中频熔炼炉中进行熔炼，得到熔体；熔炼温度为900℃，熔炼时间为3h，在烧结粉料的期间，间歇性地加入铜粒或铜锭；步骤S3中采用定量加铜装置加铜，利用计时器间歇性的加入铜粒或铜锭；
S4)去除熔体表面的浮渣，再静置，最后将熔体进行半连续铸造，得到铜银合金半连续坯料；
S5)在温度为800℃下对铜银合金半连续坯料进行均匀化处理，再将铜银合金半连续坯料进行1～2个循环3～6道次的交叉周转轧，得到厚度均匀的铜银合金带材；均匀化处理时间为20h～40h；
S6)在230℃条件下进行退火处理5～5.5h，然后经过拉伸弯曲矫直；
S7)使用酸洗液对铜银合金带材进行酸洗，再进行涂蜡，由输送导轨送到绕卷机绕制成卷，最终得到表面光亮的铜银合金带材成品。
经检验，该铜银合金带材的维氏硬度HV为108，抗拉强度为540MPa，延伸率为15％，侧弯小于1mm/m，导电率97.4％IACS。
实施例2
一种铜银合金带材，按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.09％，Nb 0.008％，Ti0.003％，Mn 0.007％，V 0.002％，W 0.002％，Co 0.002％，Ni 0.001％，混合稀土0.002％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
铜银合金带材的生产工艺为：
S1)将Nb、Ti、Mn、V、W、Co、Ni及混合稀土破碎成粒度小于60mm的粉料，然后按计算的原料配比进行配料并混合均匀,得到混合粉料待用；
S2)将银粉和S1制得的混合粉料在250MPaMPa下进行压坯，压坯后放入真空炉中，向真空炉中通入氩气，在温度为900℃下真空烧结3h，得到银合金预制体；
S3)制得的银合金预制体放入真空中频熔炼炉中进行熔炼，得到熔体；熔炼温度为850℃，熔炼时间为2～4h，在烧结粉料的期间，间歇性地加入铜粒或铜锭；步骤S3中采用定量加铜装置加铜，利用计时器间歇性的加入铜粒或铜锭。
S4)去除熔体表面的浮渣，再静置，最后将熔体进行半连续铸造，得到铜银合金半连续坯料；
S5)在温度为780℃下对铜银合金半连续坯料进行均匀化处理，再将铜银合金半连续坯料进行1～2个循环3～6道次的交叉周转轧，得到厚度均匀的铜银合金带材；均匀化处理时间为20h。
S6)在220℃条件下进行退火处理5h，然后经过拉伸弯曲矫直；
S7)使用酸洗液对铜银合金带材进行酸洗，再进行涂蜡，由输送导轨送到绕卷机绕制成卷，最终得到表面光亮的铜银合金带材成品。
经检验，该铜银合金带材的维氏硬度HV为105，抗拉强度为530MPa，延伸率为12％，侧弯小于1mm/m，导电率97.6％IACS。
实施例3
一种铜银合金带材，按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.15％，Nb 0.01％，Ti0.005％，Mn 0.012％，V 0.004％，W 0.04％，Co 0.05％，Ni 0.003％，混合稀土0.004％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
铜银合金带材的生产工艺为：
S1)将Nb、Ti、Mn、V、W、Co、Ni及混合稀土破碎成粒度小于60mm的粉料，然后按计算的原料配比进行配料并混合均匀,得到混合粉料待用；
S2)将银粉和S1制得的混合粉料在300MPa下进行压坯，压坯后放入真空炉中，向真空炉中通入氩气，在温度为1200℃下真空烧结3h～6h，得到银合金预制体；
S3)制得的银合金预制体放入真空中频熔炼炉中进行熔炼，得到熔体；熔炼温度为990℃，熔炼时间为2～4h，在烧结粉料的期间，间歇性地加入铜粒或铜锭；步骤S3中采用定量加铜装置加铜，利用计时器间歇性的加入铜粒或铜锭。
S4)去除熔体表面的浮渣，再静置，最后将熔体进行半连续铸造，得到铜银合金半连续坯料；
S5)在温度为840℃下对铜银合金半连续坯料进行均匀化处理，再将铜银合金半连续坯料进行1～2个循环3～6道次的交叉周转轧，得到厚度均匀的铜银合金带材；均匀化处理时间为40h。
S6)在240℃条件下进行退火处理5.5h，然后经过拉伸弯曲矫直；
S7)使用酸洗液对铜银合金带材进行酸洗，再进行涂蜡，由输送导轨送到绕卷机绕制成卷，最终得到表面光亮的铜银合金带材成品。
经检验，该铜银合金带材的维氏硬度HV为102，抗拉强度为510MPa，延伸率为6％，侧弯小于1mm/m，导电率97.5％IACS。
对照例，以现有的上引法无氧银铜排的生产工艺，工艺流程包括熔化、保温、上引、连续挤压，获得铜银合金带材。
表1性能测试结果
Figure BDA0002545072600000061
由表1可明显看出，本发明各实施例相对于对照例，其抗拉强度、弯曲强度和导电率大幅提高，而磨耗比大幅小于对照例。通过使用本发明提供的银铜板带材料合理优化了带材的成分，其中银含量为0.09～0.15％，银含量的波动范围小于5ppm，保证了带材的成分稳定。Mn、W元素和强碳化物形成元素V、Ti、Nb的复合使用，能够大大提高碳化物的高温稳定性和红硬性，而碳化物的高温稳定性和材料基体的硬韧性配合，使得带材具有高磨损抗力。在铜银合金中加入Co和Ni可以获得良好的材料热加工性能和材料组织性能，内部组织结构细密、均匀。本发明采用真空烧结和真空熔炼技术，改善了合金组织；采用合理的均匀化处理，消除合金内部偏析，减少粗大的第二相化合物，保证铸锭组织的均匀分布，提高材料的综合性能。220～240℃退火，消除残余应力减少变形与裂纹倾向，调整组织，消除组织缺陷。本发明的制备方法得到的铜银合金材料相较于传统的无氧银铜排的生产工艺，其生产的产品强度高，导电性能优良，同时具有较好的耐磨性能和机械性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铜银合金带材，其特征在于，按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.09～0.15％，Nb 0.008～0.01％，Ti 0.003～0.005％，Mn 0.007～0.012％，V 0.002～0.004％，W 0.002～0.04％，Co 0.002～0.05％，Ni 0.001～0.003％，混合稀土0.002～0.004％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
2.根据权利要求1所述的铜银合金带材，其特征在于：按照质量分数由以下原料制成：Ag 0.11％，Nb 0.009％，Ti 0.004％，Mn 0.009％，V 0.003％，W 0.003％，Co 0.003％，Ni0.002％，混合稀土0.003％，其余为Cu和不可避免的杂质，杂质含量小于0.01％。
3.根据权利要求1所述的铜银合金带材，其特征在于：所述带材的维氏硬度HV为102～108，抗拉强度为510～550MPa，延伸率为6～15％，侧弯小于1mm/m，导电率大于97.4％IACS。
4.一种基于权利要求1或2所述的铜银合金带材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1)将Nb、Ti、Mn、V、W、Co、Ni及混合稀土破碎成粒度小于60mm的粉料，然后按计算的原料配比进行配料并混合均匀,得到混合粉料待用；
S2)将银粉和S1制得的混合粉料在250MPa～300MPa下进行压坯，压坯后放入真空炉中，向真空炉中通入氩气，在温度为900℃～1200℃下真空烧结3h～6h，得到银合金预制体；
S3)制得的银合金预制体放入真空中频熔炼炉中进行熔炼，得到熔体；熔炼温度为850～990℃，熔炼时间为2～4h，在烧结粉料的期间，间歇性地加入铜粒或铜锭；
S4)去除熔体表面的浮渣，再静置，最后将熔体进行半连续铸造，得到铜银合金半连续坯料；
S5)在温度为780℃～840℃下对铜银合金半连续坯料进行均匀化处理，再将铜银合金半连续坯料进行1～2个循环3～6道次的交叉周转轧，得到厚度均匀的铜银合金带材；
S6)在220～240℃条件下进行退火处理5～5.5h，然后经过拉伸弯曲矫直；
S7)使用酸洗液对铜银合金带材进行酸洗，再进行涂蜡，由输送导轨送到绕卷机绕制成卷，最终得到表面光亮的铜银合金带材成品。
5.根据权利要求4所述的铜银合金带材的生产工艺，其特征在于：所述步骤S5中，均匀化处理时间为20h～40h。
6.根据权利要求4所述的铜银合金带材的生产工艺，其特征在于：所述步骤S3中采用定量加铜装置加铜，利用计时器间歇性的加入铜粒或铜锭。
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