CN112575217A - 一种新能源用碲铜合金及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供新能源用碲铜合金杆的加工方法，涉及碲铜杆加工技术领域。新能源用碲铜合金杆：S1、将铜熔化，S2、铜液加热，S3、进入碲铜合金并熔化，S4、电磁搅拌，S5、使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，S6、利用加热通道和挤压轮进入挤压腔，S7、挤压腔内退火，S8挤压成品。本发明利用电磁搅拌，使得碲铜合金液更均匀，通过增加加热通道和挤压轮，使得碲铜合金杆真正实现连续生产。

Description

一种新能源用碲铜合金及其加工方法

技术领域

本发明涉及碲铜加工技术领域，特别的为一种新能源用碲铜合金杆的加工方法。

背景技术

目前，国内新能源汽车用充电桩存在充电时间长（3-5小时）等问题。主要是因为使用的黄铜导电率低（20%IACS左右）。按2016年1月1日颁布实施的国家标准《电动汽车充电系统技术规范》的充电时间在1小时以内的要求，铜合金的导电率应该在80%IACS以上。现在一些企业正在试验使用纯铜（导电率=100%IACS），但纯铜的切削性很差，尺寸精度特别是表面光洁度满足不了性能要求。

高导电（90%IACS）的易切削铜合金，目前国内外只有碲铜（Cu-0.4%Te合金C14500）一种。虽然C14500是一款有60年历史的很古老的合金，但由于到目前为止，没有合适的用途，国内外大型铜加工企业几乎没有研究和大规模生产C14500的。目前我国市场形成以下局面，国内碲铜（C14500）由于制造工艺简陋，产品质量不过关；而国外少量进口产品价格过高（10万元/吨以上）。

国内C14500棒线材主要由一些小型的铜加工厂进行生产，其生产工艺如下：小型坩锅炉熔炼后将铜液导入铁模中形成圆铸锭（约300-500公斤重），然后经过一系列的挤压、拉拔、退火等工序后形成最终的产品。因为是铁模铸造，铸锭中Te的分布不均匀，使得最终产品的性能也不均匀，影响产品的导电性和切削性能。同时由于生产效率低下从而使其价格居高不下，且产量有限，远不能满足充电桩的建设需求。

针对上述问题，目前国内也有很多研究成果，比如公开号为CN104928520A公开了一种高导抗电弧及无铅易切削碲铜合金材料，采用如下重量百分比含量的原料制成：Te0.4%-0.7%；P0.01%-0.015%；Cu余量。由于采用上述技术方案，本发明制成的碲铜合金兼顾了极好的易切削性能和优良的导电、导热性和较高的强韧性，抗腐蚀和抗电烧蚀性能，同时具与银铜合金相当的抗电弧性能，冷热加工性能较好，可锻造、挤压拉制、冲制模压。该方案的加工效率偏低，属于半连续铸造，不能大规模生产出连续性的碲铜合金杆。

再比如公开号为CN106222477B的一种电动汽车充电桩连接器用碲铜合金及其生产工艺，以高纯阴极铜、铜碲中间合金、铜铬中间合金、铜钴中间合金、铜铟中间合金、铜钇中间合金、铜锑中间合金、铜硒中间合金为原料，进行熔炼铸造，采用连续挤压或者热挤压的方法进行加工，然后通过固溶、冷轧、时效、拉拔等步骤，制备了强度高、导电率高的电动汽车充电桩连接器用碲铜合金。该方案中的碲铜合金杆为半连续生产，将铜杆坯先进行热加工，由于其均匀退火中退火时间为8小时，无法实现连续化生产。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，该新能源用碲铜合金杆的加工方法解决上述背景技术中的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新能源用碲铜合金杆，按照重量份计算，包括由如下材料制备得到：碲 0.4份和铜 99.6份。

一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，包括以下步骤：

S1、将铜加入到电炉熔沟中进行熔化，边熔化边进行搅拌，在熔化的时候，时刻观察，将漂浮在液体铜上的杂质进行清理，直至铜液中的杂质进行清理完全；

S2、将把铜液进行加热，将温度提升到1110℃-1125℃，恒温加热进行保温；

S3、将碲铜中间合金上引至熔化炉，将碲铜中间合金加入到1110-1125℃中的铜液中，进行熔化；

S4、碲铜中间合金在加入50-70分钟后，进行电磁搅拌，使得铸装晶体向等轴晶体转化，从而保证碲铜合金和铜液可以完全融合；

S5、使用铜杆结晶器在1125°C时，进行铸造，采用上引连续铸造法在保温炉内由牵引装置引出；

S6、牵引出来的碲铜合金杆通过加热通道和挤压轮进入挤压腔，加热通道的温度在500～600°C，通过时间控制在1～2分钟;经研究发现，由于碲铜合金在低温环境下的不流动性，纯碲的沸点在1000度左右、熔点在450度左右；同时由于如果在挤压轮中保持高温或进行加热，非常容易导致破碎。因此连续生产时增加加热通道和挤压轮并严格控制温度和通过时间的方式，再进入挤压腔，有效改善工艺。

S7、碲铜合金杆在挤压腔内退火;

S8、连续挤压成品。

进一步的，所述碲铜合金杆牵引的直径为8～25毫米，且碲铜杆盘元直径2米以下。

进一步的，S4步骤中，电磁搅拌是利用电磁力使铜液进行搅拌，碲铜混合物更均匀，晶粒更细化，达到良好凝固组织的杆坯。

进一步的，S6步骤中，挤压的速度为1M/S。

进一步的，S5步骤中，所述牵引工具是采用快速滑轮式拉丝机组进行多模拉伸，将线坯一次性拉出。

进一步的，S5步骤中，所述上引连续铸造法包括以下步骤：

S501、将熔融的金属，通过结晶器，进行凝固；

S502、凝固后的合金杆坯，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的碲铜合金杆坯。

本发明提供了一种新能源用碲铜合金杆的加工方法。具备以下有益效果：

1、本工艺在碲铜合金杆生产中通过改进挤压腔的方法，实现在线连续挤压的同时均匀化退火，温度在500～600°C，通过时间控制在1～2分钟，挤压的速度为1M/S，针对碲铜合金在低温环境下的不流动性的特性提高产品质量。

2、本工艺加入材料的70分钟后，碲和铜的合金液可以完全融合，然后进行升温，通过电磁搅拌，使合金液的成分均匀，使碲和铜的合金液可以完全融合，两者不会产生悬浮液，或者出现混合不均匀的情况，将合金液加入到铜杆结晶器中，使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，将熔融的金属，不断浇入到结晶器中，进行凝固，在金属型中凝固的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的铸件，有效提高工作效率。

附图说明：

图1为本发明的工艺步骤流程图；

图2为本发明的上引连续铸步骤流程图。

具体实施方式

本发明提供一种技术方案：一种新能源用碲铜合金杆，按照重量份计算，包括由如下材料制备得到：碲 0.4份和铜 99.6份。

一种电动汽车充电桩用碲铜的连退连挤的加工方法，包括以下具体实施例：

实施例1

步骤一、将铜加入到电炉熔沟中进行熔化，边熔化边进行搅拌，在熔化的时候，时刻观察，将漂浮在液体铜上的杂质进行清理，直至铜液中的杂质进行清理。

步骤二、将把铜液进行加热，将温度提升到1115℃，恒温加热进行保温。

步骤三、将碲合金压入工频感应电炉炉底近熔沟口附近，将碲合金加入到1115℃中的铜液中，进行熔化。

步骤四、加入碲铜中间合金60分钟后，进行电磁搅拌，碲和铜的合金液可以完全融合，合金液的成分均匀，流入到保温炉中进行保温。

步骤五、将合金液加入到铜杆结晶器中，使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，碲铜合金杆牵引的直径为10毫米，且碲铜杆盘元直径2米以下。

上引连续铸造法包括以下步骤：

1）、将熔融的金属，不断浇入到结晶器的特殊金属型中，进行凝固。

2）、在金属型中凝固了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的铸件。

步骤六、牵引出来的碲铜合金杆通过加热通道和挤压轮进入挤压腔，加热通道的温度在500°C，通过时间控制在1分钟，挤压的速度为1M/S。

步骤七、碲铜合金杆在挤压腔内退火，退火温度为600°C;

步骤八、连续挤压成品。

实施例2

步骤一、将铜加入到电炉熔沟中进行熔化，边熔化边进行搅拌，在熔化的时候，时刻观察，将漂浮在液体铜上的杂质进行清理，直至铜液中的杂质进行清理。

步骤二、把铜液进行加热，将温度提升到1119℃，恒温加热进行保温。

步骤三、将碲铜中间合金压入工频感应电炉炉底近熔沟口附近，将碲铜中间合金加入到1119℃中的铜液中，进行熔化。

步骤四、碲铜中间合金在加入70分钟后，进行电磁搅拌，碲和铜的合金液可以完全融合，合金液的成分均匀，流入到保温炉中进行保温。

步骤五、将合金液加入到铜杆结晶器中，使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，碲铜合金杆牵引的直径为15毫米，且碲铜杆盘元直径2米以下。

上引连续铸造法包括以下步骤：

1）、将熔融的金属，不断浇入到结晶器的特殊金属型中，进行凝固。

2）、在金属型中凝固了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的铸件。

步骤六、牵引出来的碲铜合金杆通过加热通道和挤压轮进入挤压腔，加热通道的温度在500°C，通过时间控制在1分钟，挤压的速度为1M/S。

步骤七、碲铜合金杆在挤压腔内退火，退火温度为600°C;

步骤八、连续挤压成品。

实施例3

步骤一、将铜加入到电炉熔沟中进行熔化，边熔化边进行搅拌，在熔化的时候，时刻观察，将漂浮在液体铜上的杂质进行清理，直至铜液中的杂质进行清理。

步骤二、将把铜液进行加热，将温度提升到1125℃，恒温加热进行保温。

步骤三、将碲压入工频感应电炉炉底近熔沟口附近，将碲加入到1210℃中的铜液中，进行熔化。

步骤四、加入碲铜中间合金80分钟后，进行电磁搅拌，碲和铜的合金液可以完全融合，合金液的成分均匀，流入到保温炉中进行保温。

步骤五、将合金液加入到铜杆结晶器中，使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，碲铜合金杆牵引的直径为25毫米，且碲铜杆盘元直径2米以下。

上引连续铸造法包括以下步骤：

1）、将熔融的金属，不断浇入到结晶器的特殊金属型中，进行凝固。

2）、在金属型中凝固了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的铸件。

步骤六、牵引出来的碲铜合金杆通过加热通道和挤压轮进入挤压腔，加热通道的温度在500°C，通过时间控制在1分钟，挤压的速度为1M/S。

步骤七、碲铜合金杆在挤压腔内退火，退火温度为600°C;

步骤八、连续挤压成品。

实验数据表：

根据上述表格数据可以得出，当实施实施例2时，本发明的加工方法的加工效率：1M/min，质量纯度：99.9%。

与现有技术相比，本发明具备如下优点1、本工艺在碲铜合金杆生产中通过改进挤压腔的方法，实现在线连续挤压的同时均匀化退火，温度在500～600°C，通过时间控制在1～2分钟，挤压的速度为1M/S，针对碲铜合金在低温环境下的不流动性的特性提高产品质量。2、本工艺加入材料的70分钟后，碲和铜的合金液可以完全融合，然后进行升温，通过电磁搅拌，使合金液的成分均匀，使碲和铜的合金液可以完全融合，两者不会产生悬浮液，或者出现混合不均匀的情况，将合金液加入到铜杆结晶器中，使用上引连续铸造法在保温炉由牵引装置引出，将熔融的金属，不断浇入到结晶器中，进行凝固，在金属型中凝固的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的铸件，有效提高工作效率。

本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新能源用碲铜合金杆，其特征在于，按照重量份计算，包括由如下材料制备得到：碲 0.4份和铜 99.6份。

2.一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铜加入到电炉熔沟中进行熔化，边熔化边进行搅拌，在熔化的时候，时刻观察，将漂浮在液体铜上的杂质进行清理，直至铜液中的杂质进行清理完全；

S2、将把铜液进行加热，将温度提升到1110℃-1125℃，恒温加热进行保温；

S3、将碲铜中间合金上引至熔化炉，将碲铜中间合金加入到1110-1125℃中的铜液中，进行熔化；

S4、碲铜中间合金在加入50-70分钟后，进行电磁搅拌，使得铸装晶体向等轴晶体转化，从而保证碲铜合金和铜液可以完全融合；

S5、使用铜杆结晶器在1125°C时，进行铸造，采用上引连续铸造法在保温炉内由牵引装置引出；

S6、牵引出来的碲铜合金杆通过加热通道和挤压轮进入挤压腔，加热通道的温度在500～600°C，通过时间控制在1～2分钟;

S7、碲铜合金杆在挤压腔内退火;

S8、连续挤压成品。

3.根据权利要求2所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于， S7操作步骤中：所述挤压腔内退火温度为600°C。

4.根据权利要求2所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，根据S5操作步骤中：所述碲铜合金杆牵引的直径为8～25毫米，且碲铜杆盘元直径2米以下。

5.根据权利要求2所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，S4步骤中，电磁搅拌是利用电磁力使铜液进行搅拌，碲铜混合物更均匀，晶粒更细化，达到良好凝固组织的杆坯。

6.根据权利要求2所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，S6步骤中，挤压的速度为1M/S。

7.根据权利要求2所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，S5步骤中，所述牵引工具是采用快速滑轮式拉丝机组进行多模拉伸，将线坯一次性拉出。

8.根据权利要求2至7中任意一项所述的一种新能源用碲铜合金杆的加工方法，其特征在于，S5步骤中，所述上引连续铸造法包括以下步骤：

S501、将熔融的金属，通过结晶器，进行凝固；

S502、凝固后的合金杆坯，连续不断地从结晶器的另一端拉出，可获得任意长或特定的长度的碲铜合金杆坯。

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