CN112760521A - 铍铜合金及铍铜合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铍铜合金及铍铜合金的制备方法，其以Cu为基材，以Be、TiB2、Sn、Zn、Ni、Nb、Si、Cr作为补强材料，通过两次真空熔炼炉进行真空熔铸处理，并在每次真空熔铸处理后进行锻造加工，其第一次锻造加工控制形变量为60~75%，第二次锻造加工控制形变量为80~90%，然后进行固溶淬火，再依次经过冷塑性加工、时效处理后空冷或随炉冷却即得到成品。本发明的铍铜合金在保证优良的弹性的基础上具有较高的强度、稳定性，并具有较高的抗拉强度、较高的电导率和优良的加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种具有较佳加工性能的铍铜合金及铍铜合金的制备方法。
背景技术
铍铜合金作为一种过饱和固溶体铜基合金，是力学性能、物理性能、化学性能及抗蚀性能良好结合的有色合金，经固溶和时效热处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限、弹性极限、屈服极限和疲劳极限，同时又具备高的导电率、导热率、高硬度和耐磨性，高的耐蚀性能，良好的铸造性能，非磁性和冲击时无火花产生等性能。被广泛用于电子电器、通讯仪器、航空航天、石油化工、冶金矿山、汽车家电、机械制造等多种领域，并推动着以电子产品和数字通讯为支柱的电子工业发展。
现有技术中的铍铜合金分高铍和低铍两类，低铍铍铜合金的铍含量为0.2%~0.7%，具有较佳的电导性能；而高铍铍铜合金的铍含量为1.8%~2.1%，为强度合金材料，具有高强高弹性能，优良的耐磨性、抗腐蚀性及弹性滞后小等特点，被广泛应用于航空航天、仪器仪表、矿山冶金、汽车家电等行业,主要用于制造弹簧弹片、汽车零配件、耐磨轴承、接插件、温控器以及无火花工具等领域中，但现有技术中的高铍铍铜合金在作为连接器和接触片时，其物理强度和硬度的性能指标性能难于进一步提升，存在电导率和机械强度难于兼顾，热传导性能稍低的缺陷，同时机械加工性能差，加工过程中容易开裂，生产成本高、成材率低，导致其使用范围受限。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种铍铜合金及铍铜合金的制备方法，以解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种铍铜合金，包含如下质量百分比的组分：
Be 1.85~1.92%、TiB2 1.5~1.8%、Sn 0.09~0.15%、Zn 0.15~0.20%、Ni 0.18~0.22%、Nb 0.03~0.06%、Si 0.14~0.19%、Cr 1.0~1.5%，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成；
所述Be、Sn、Zn、Ni、Nb、Cr的纯度在99.95%以上，所述Si的纯度在99.9%以上。
在常见的铍铜合金中，由于添加了Co元素和Fe元素，虽然能优化铍铜合金的性能，但金属Co元素会在铍铜合金中产生富集效应，这种Co元素的富集效益会导致杂质在Co元素富集区中集中，使得富集区中存在较多的Ca、Al、Ba、O、Si、Fe等杂质元素，由于杂质含量偏高，存在氧化物夹杂，导致基体材料的塑性变差，影响铍铜合金的加工性能，尤其是二次加工性能，导致铍铜合金在加工中开裂现象；而本发明的铍铜合金减少了Co元素和Fe元素在铍铜合金中的应用，并以其他金属单体元素进行替代，避免了合金中存在的金属Co元素的富集对铍铜合金二次加工的影响的同时，使其性能接近于Co、Fe元素替换前的铍铜合金，配合Ni、Zn和Cr的加入，优化了铍铜合金的机械加工性能差。
另外，TiB2作为硼和钛最稳定的化合物，为C32型结构，以其价键形式结合，属六方晶系的准金属化合物，其硼原子面和钛原子面之间Ti-B键使得这种材料具有较佳的强度和稳定性，而晶体结构中的硼原子面和钛原子面交替出现构成二维网状结构，其中的B与另外3个B以共价键相结合，多余的一个电子形成大π键。这种类似于石墨的硼原子层状结构和Ti外层电子决定了TiB2具有良好的导电性，可有效对高铍铍铜合金中的电导性能进行弥补，提高其作为连接器和接触片时存在的电导率和机械强度缺陷。
一种铍铜合金的制备方法，具体包括以下操作步骤：
S1取占Cu总质量85%~90%的铜原料进行表面清洗，并在稀硫酸中处理清除掉氧化皮，将去皮处理的Cu投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，进行真空熔炼处理时按照以下方式进行：
抽真空至炉内压强为0.005~0.010Pa，然后充入氩气至0.15~0.20MPa，在氩气保护氛围下加入经过去皮处理的Cu、Ni、Nb、Cr，加料顺序为Cu、Ni、Cr、Nb，待物料全部熔融后加入TiB2、Sn、Si、Zn，持续熔炼至所有物料熔化后保持3~8h，熔炼完毕后浇铸得到一次铸块；
S2将通过步骤S1得到的一次铸块进行锻造加工，锻造加工时控制形变量为60~75%；
S3将经过步骤S2锻造处理的一次铸块投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，按照步骤S1的操作方式控制熔炼条件进行二次熔融，熔融过程中加入余量的铜原料，持续熔炼至所有物料熔化后，关闭电弧使熔体冷却至完全凝固，将凝固后熔体翻面，重复熔化、冷却、翻面步骤3~4次，熔炼完毕后浇铸得到二次铸块；
S4将通过步骤S3得到的二次铸块进行锻造加工，锻造加工时控制形变量为80~90%，然后进行固溶淬火；
S5将经过步骤S4处理后的二次铸块进行冷塑性加工，控制单次加工率为60~70%，并在冷塑性加工完成后得到材料中成品；
S6将冷塑性加工完成后的材料中成品进行时效处理，处理时控制时效温度为350~380℃，保温3~8h后空冷或随炉冷却即得到成品。
作为进一步限定，所述铜原料优选采用厚度低于2mm的薄铜片或者铜箔。
作为进一步限定，所述步骤S1、步骤S3中进行真空熔炼处理时加热电源为中高频感应电源，加热速率为5~8℃/S，控制熔炼温度为1150~1380℃。
作为进一步限定，所述步骤S1、步骤S3中的浇铸操作温度比熔炼温度低80~150℃。
作为进一步限定，所述步骤S2、步骤S4中进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为850~950℃，锻造完成后保温200~280min。
作为进一步限定，方法制得的铍铜合金成品可进行回收加工或者二次加工处理，处理时依次进行表面清洗和去皮操作后进行再加工处理，再加工处理时采用加工率为30~50%的冷塑性加工方式进行处理。
一般来说，铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，可通过对铍铜合金铸块进行塑性加工将铸态粗大的树枝状晶粒打碎变成细小的等轴晶粒，从而增加的大量晶界可有效阻碍位错运动，进而实现细晶强化，提高合金力学性能；传统的塑性加工方式为一次大变形量（85~5%）的塑性加工，而本发明的技术方案通过将传统技术方案中的一次变形量（85~95%）的塑性加工替换成一次小变形量（60~75%）的塑性加工和一次大变形量（80~90%）的塑性加工，来进一步优化合金的力学性能；而为了适应该两次塑性加工过程，需要将铜原料进行两次加入，并在第二次少量加入铜原料的情况下通过多次重复熔化、冷却、翻面的操作提高等轴晶粒分布的均匀性，有效避免在锻造应力的作用下杂质富集成为材料抵抗变形的薄弱点，并保证固溶淬火过程中铜基体中的合金元素不会发生析出，也能有效避免晶粒大小不均的情况，从而强化细晶的力学性能增强效果，使得铍铜合金具有较佳的二次加工性能以及回收再加工性能，不易在使用过程中产生应力集中并形成裂纹源。
而在上述过程中Sn、Nb、Ni的加入能有利于提高铸态粗大的树枝状晶粒的细碎化，减少塑性加工的强度，提高铍铜的加工性能，并进一步提高铍铜的整体性能。
有益效果：本发明公开了一种铍铜合金及铍铜合金的制备方法，制备的铍铜合金具有较高的强度和稳定性，经冷塑性加工、固溶时效处理后得到的铍铜合金材料同时具有较高的抗拉强度、较高的电导率和优良的加工性能，热传导性能快、磨擦系数小、机械加工容易、耐磨、耐蚀、光滑、使用寿命长。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例一：
在实施例一中，铍铜合金包括以下质量比组分的原料：
Be 1.85%、TiB2 1.5%、Sn 0.09%、Zn 0.15%、Ni 0.18%、Nb 0.03%、Si 0.14%、Cr1.0%，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成；其中Be、Sn、Zn、Ni、Nb、Cr的纯度为99.95~99.98%，而Si的纯度为99.95%，而作为基材的Cu为厚度为1.5mm的薄铜片。
制备时将原料薄铜片进行表面清洗，清洗时先用65℃、质量浓度为3%的碳酸钠碱液清洗10min，然后为了去除薄铜片表面的氧化皮在温度为45℃、质量浓度为4%的稀硫酸中清洗10min，取出干燥后备用。
选用中高频感应电源作为真空熔炼炉的加热电源，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.008Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.15MPa，在氩气保护氛围下将经过去皮处理的薄铜片原料进行称量，称取占Cu原料总质量85%的薄铜片原料原料投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，并在投入Cu后依次投入称量好的Ni、Cr、Nb，控制加热速率为5~7℃/S，在熔炼温度为1150~1180℃的温度条件下保持，待物料全部熔融后加入TiB2、Sn、Si、Zn，持续熔炼至所有物料熔化后保持3h，熔炼完毕后在1050~1080℃的温度条件下浇铸得到一次铸块。
将制得的一次铸块进行锻造加工处理，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为850~900℃，处理时控制形变量为60%，锻造完成后保温200min，锻造处理完成后再次投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.008Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.15MPa，在氩气保护氛围下将经过锻造加工处理的一次铸块进行二次熔融，并在熔融后加入余量的薄铜片原料，控制加热速率为5~8℃/S，在熔炼温度为1150~1180℃的温度条件下保持，持续熔炼至所有物料熔化后，关闭电弧使熔体冷却至完全凝固，将凝固后熔体翻面，重复熔化、冷却、翻面步骤3次，熔炼完毕在1050~1080℃的温度条件下浇铸得到二次铸块。
将制得的二次铸块进行锻造加工，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为850~900℃，锻造加工时控制形变量为80%，锻造完成后保温200min，然后采用水封冷却定型以完成固溶淬火操作，将经过固溶淬火后的铸块进行冷塑性加工，加工成对应的原料块、控制单次加工率为65%，并在冷塑性加工完成后得到材料中成品，再将材料中成品进行时效处理，时效处理时的温度为350℃，保温3h后空冷或随炉冷却即得到成品。
利用上述方式制得的铍铜合金块，测得其参数性能为：密度为8.6 g/cm3，杨氏模量为126GPa，热膨胀系数为16.5×10-6/K，热传导率为107 W/mK·20℃，硬度为38~41 HRC，抗拉强度为1050 MPa，屈服强度910MPa，导电率19.2%IACS，延伸率为11.5%，硬度为310 HV。
实施例二：
在实施例二中，铍铜合金包括以下质量比组分的原料：
Be 1.92%、TiB2 1.8%、Sn 0.15%、Zn 0.2%、Ni 0.22%、Nb 0.06%、Si 0.19%、Cr1.5%，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成；其中Be、Sn、Zn、Ni、Nb、Cr的纯度为99.95~99.98%，而Si的纯度为99.95%，而作为基材的Cu为厚度为1.5mm的薄铜片。
制备时将原料薄铜片进行表面清洗，清洗时先用65℃、质量浓度为3%的碳酸钠碱液清洗10min，然后为了去除薄铜片表面的氧化皮在温度为45℃、质量浓度为4%的稀硫酸中清洗10min，取出干燥后备用。
选用中高频感应电源作为真空熔炼炉的加热电源，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.01Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.2MPa，在氩气保护氛围下将经过去皮处理的薄铜片原料进行称量，称取占Cu原料总质量90%的薄铜片原料原料投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，并在投入Cu后依次投入称量好的Ni、Cr、Nb，控制加热速率为6~8℃/S，在熔炼温度为1250~1350℃的温度条件下保持，待物料全部熔融后加入TiB2、Sn、Si、Zn，持续熔炼至所有物料熔化后保持6h，熔炼完毕后在1150~1200℃的温度条件下浇铸得到一次铸块。
将制得的一次铸块进行锻造加工处理，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为900~950℃，处理时控制形变量为75%，锻造完成后保温280min，锻造处理完成后再次投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.008Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.15MPa，在氩气保护氛围下将经过锻造加工处理的一次铸块进行二次熔融，并在熔融后加入余量的薄铜片原料，控制加热速率为6~8℃/S，在熔炼温度为1250~1350℃的温度条件下保持，持续熔炼至所有物料熔化后，关闭电弧使熔体冷却至完全凝固，将凝固后熔体翻面，重复熔化、冷却、翻面步骤4次，熔炼完毕在1250~1350℃的温度条件下浇铸得到二次铸块。
将制得的二次铸块进行锻造加工，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为900~950℃，锻造加工时控制形变量为90%，锻造完成后保温280min，然后采用水封冷却定型以完成固溶淬火操作，将经过固溶淬火后的铸块进行冷塑性加工，加工成对应的原料块、控制单次加工率为70%，并在冷塑性加工完成后得到材料中成品，再将材料中成品进行时效处理，时效处理时的温度为380℃，保温8h后空冷或随炉冷却即得到成品。
利用上述方式制得的铍铜合金块，测得其参数性能为：密度为8.7 g/cm3，杨氏模量为129GPa，热膨胀系数为18.1×10-6/K，热传导率为130 W/mK·20℃，硬度为36~39 HRC，抗拉强度为1135 MPa，屈服强度为930MPa，导电率21.2%IACS，延伸率为13.5%，硬度为315HV。
实施例三：
在实施例三中，铍铜合金包括以下质量比组分的原料：
Be 1.88%、TiB2 1.6%、Sn 0.11%、Zn 0.18%、Ni 0.2%、Nb 0.05%、Si 0.17%、Cr1.3%，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成；其中Be、Sn、Zn、Ni、Nb、Cr的纯度为99.95~99.98%，而Si的纯度为99.95%，而作为基材的Cu为厚度为1.5mm的薄铜片。
制备时将原料薄铜片进行表面清洗，清洗时先用65℃、质量浓度为3%的碳酸钠碱液清洗10min，然后为了去除薄铜片表面的氧化皮在温度为45℃、质量浓度为4%的稀硫酸中清洗10min，取出干燥后备用。
选用中高频感应电源作为真空熔炼炉的加热电源，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.008Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.18MPa，在氩气保护氛围下将经过去皮处理的薄铜片原料进行称量，称取占Cu原料总质量88%的薄铜片原料原料投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，并在投入Cu后依次投入称量好的Ni、Cr、Nb，控制加热速率为6~7℃/S，在熔炼温度为1200~1300℃的温度条件下保持，待物料全部熔融后加入TiB2、Sn、Si、Zn，持续熔炼至所有物料熔化后保持5h，熔炼完毕后在1100~1200℃的温度条件下浇铸得到一次铸块。
将制得的一次铸块进行锻造加工处理，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为880~910℃，处理时控制形变量为75%，锻造完成后保温220min，锻造处理完成后再次投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，进行熔炼处理前将真空熔炼炉中抽真空至炉内压强为0.008Pa，然后充入氩气作为保护气体，将真空熔炼炉内气压调整至0.18MPa，在氩气保护氛围下将经过锻造加工处理的一次铸块进行二次熔融，并在熔融后加入余量的薄铜片原料，控制加热速率为6~7℃/S，在熔炼温度为1200~1300℃的温度条件下保持，持续熔炼至所有物料熔化后，关闭电弧使熔体冷却至完全凝固，将凝固后熔体翻面，重复熔化、冷却、翻面步骤3次，熔炼完毕在1200~1300℃的温度条件下浇铸得到二次铸块。
将制得的二次铸块进行锻造加工，进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为880~910℃，锻造加工时控制形变量为88%，锻造完成后保温250min，然后采用水封冷却定型以完成固溶淬火操作，将经过固溶淬火后的铸块进行冷塑性加工，加工成对应的原料块、控制单次加工率为65%，并在冷塑性加工完成后得到材料中成品，再将材料中成品进行时效处理，时效处理时的温度为360℃，保温5h后空冷或随炉冷却即得到成品。
利用上述方式制得的铍铜合金块，测得其参数性能为：密度为8.5 g/cm3，杨氏模量为131GPa，热膨胀系数为17.1×10-6/K，热传导率为138 W/mK·20℃，硬度为38~41HRC，抗拉强度为1210 MPa，屈服强度为942MPa，导电率22.5%IACS，延伸率为13.7%，硬度为320 HV。
基于上述性能参数，本发明的实施例一、实施例二以及实施例三均可应用于高性能连接器、接触片等领域，且铍铜合金块可进行二次加工以应用于其他领域，且具有较佳的二次使用性能和回收加工性能。其在进行回收加工或者二次加工处理，处理时依次进行表面清洗和去皮操作后进行再加工处理，再加工处理时采用加工率为30~50%的冷塑性加工方式进行处理即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种铍铜合金，其特征在于，包含如下质量百分比的组分：
Be 1.85~1.92%、TiB2 1.5~1.8%、Sn 0.09~0.15%、Zn 0.15~0.20%、Ni 0.18~0.22%、Nb0.03~0.06%、Si 0.14~0.19%、Cr 1.0~1.5%，剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成；
其中：Be、Sn、Zn、Ni、Nb、Cr的纯度在99.95%以上，所述Si的纯度在99.9%以上。
2.一种铍铜合金的制备方法，以权利要求1所述组份的原料进行制备，其特征在于，具体包括以下操作步骤：
S1取占Cu总质量85%~90%的铜原料进行表面清洗，并在稀硫酸中处理清除掉氧化皮，将去皮处理的Cu投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，进行真空熔炼处理时按照以下方式进行：
抽真空至炉内压强为0.005~0.010Pa，然后充入氩气至0.15~0.20MPa，在氩气保护氛围下加入经过去皮处理的Cu、Ni、Nb、Cr，加料顺序为Cu、Ni、Cr、Nb，待物料全部熔融后加入TiB2、Sn、Si、Zn，持续熔炼至所有物料熔化后保持3~8h，熔炼完毕后浇铸得到一次铸块；
S2将通过步骤S1得到的一次铸块进行锻造加工，锻造加工时控制形变量为60~75%；
S3将经过步骤S2锻造处理的一次铸块投入真空熔炼炉中进行熔炼处理，按照步骤S1的操作方式控制熔炼条件进行二次熔融，熔融过程中加入余量的铜原料，持续熔炼至所有物料熔化后，关闭电弧使熔体冷却至完全凝固，将凝固后熔体翻面，重复熔化、冷却、翻面步骤3~4次，熔炼完毕后浇铸得到二次铸块；
S4将通过步骤S3得到的二次铸块进行锻造加工，锻造加工时控制形变量为80~90%，然后进行固溶淬火；
S5将经过步骤S4处理后的二次铸块进行冷塑性加工，控制单次加工率为60~70%，并在冷塑性加工完成后得到材料中成品；
S6将冷塑性加工完成后的材料中成品进行时效处理，处理时控制时效温度为350~380℃，保温3~8h后空冷或随炉冷却即得到成品。
3.根据权利要求1所述的铍铜合金的制备方法，其特征在于，所述铜原料为厚度低于2mm的薄铜片或者铜箔。
4.根据权利要求1所述的铍铜合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S3中进行真空熔炼处理时加热电源为中高频感应电源，加热速率为5~8℃/S，控制熔炼温度为1150~1380℃。
5.根据权利要求1所述的铍铜合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S3中的浇铸操作温度比熔炼温度低80~150℃。
6.根据权利要求1所述的铍铜合金的制备方法，其特征在于，所述步骤S2、步骤S4中进行铸块锻造加工处理时，控制锻造温度为850~950℃，锻造完成后保温200~280min。
7.根据权利要求1所述的铍铜合金的制备方法，其特征在于，方法制得的铍铜合金成品进行回收加工或者二次加工处理时先进行表面清洗和去皮操作后进行再加工处理，再加工处理时采用加工率为30~50%的冷塑性加工方式进行处理。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1930314A (zh) * | 2004-03-12 | 2007-03-14 | 住友金属工业株式会社 | 铜合金及其制造方法 |
| US20100143690A1 (en) * | 2007-03-27 | 2010-06-10 | Universidad De Alicante | Production of composite materials with high thermal conductivity |
| CN107675011A (zh) * | 2017-09-06 | 2018-02-09 | 西安理工大学 | 一种TiB2/Cu材料的制备方法 |
| CN108315581A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-24 | 重庆材料研究院有限公司 | 一种高强度高软化温度的低铍铜合金及其制备方法 |
| CN110592418A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-12-20 | 江苏迅达电磁线有限公司 | 一种多元高导铍青铜合金及其制备方法 |
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| 姚晓燕: "《重有色金属及其合金熔炼与铸造》", 31 July 2009, 冶金工业出版社 * |
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Denomination of invention: Preparation method of beryllium-copper alloy and beryllium-copper alloy Effective date of registration: 20230117 Granted publication date: 20220114 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhuzhou High-tech Development Zone Sub-branch Pledgor: ZHUZHOU AMALLOY MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023980031272 |
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Denomination of invention: Preparation methods of beryllium copper alloys and beryllium copper alloys Granted publication date: 20220114 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhuzhou branch Pledgor: ZHUZHOU AMALLOY MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2024980012175 |