CN113584344A - 一种铜合金退火导电环及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜合金退火导电环，以铜作为基底材料，还添加以下成分，其质量％为Ni：1.8～5％，Cr：0.1～0.8％，Si：0.6～1.8％，Fe≤0.15％,杂质总和≤0.65％。本发明还公开了一种铜合金退火导电环的加工方法，通过热挤压和拉拔的方法，制作出尺寸精准、表面光洁度高并且使用寿命长的铜合金导电环。而且该铜合金环在线材退火过程中不会擦伤铜线，不仅能够有效提高铜线材表面质量，还能降低线材在退火时打火的现象。其自身优良的导电率及稳定性，更加保证了拉丝铜线材稳定的延伸率。

Description

一种铜合金退火导电环及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜导线加工的技术领域，尤其涉及一种铜合金退火导电环及其制备方法。
背景技术
本发明制备的导电环与纯镍导电环应用于铜拉丝机，制备导线，同时进行导电环的性能测试。
电力输送离不开导线，铜以其优良的导电性及相对低廉的价格，是目前最普遍的导线材料。在加工导线过程中，需要借助铜拉丝机利用机械能将铜坯拉制成铜丝。铜丝在经过多道次拉制后会产生加工硬化现象,加工硬化造成的改变主要体现在材料塑性的降低、屈服强度升高、硬度增加，导电率和导热性降低,因此需要在加工过程中对其进行退火处理，以消除加工硬化带来的影响。
铜拉丝机上的退火装置就是为了消除加工硬化带来的影响而设置的装置。退火装置主要由一个退火轮，退火轮上配有导电环，加工出来的铜丝从退火轮上经过，当电流在退火轮上通过时，导电环将电流传输给经过的铜丝，借助铜丝自身的电阻，将电能转换为热能，即实现了铜丝自身的加热，完成铜丝的在线退火。
导电环是整个退火装置的关键组件，导电环在铜丝的生产过程中始终要承受着低电压、大电流，并且高速通过的铜丝上可能会附着有铜粉和毛刺，会对其产生一定的磨损，这些条件综合作用使得导电环极易损坏，需要经常更换，因此导电环属于消耗品。目前广泛使用的退火导电环主要是纯镍带，镍的价格昂贵，导致铜丝的生产成本居高不下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种价格低于且性能优异于纯镍带的导电环。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
本发明的目的之一是提供一种铜合金退火导电环，以铜作为基底材料，还添加以下成分，其质量百分比为Ni：1.8～5％，Cr：0.1～0.8％，Si：0.6～1.8％；其中，Fe含量≤0.15％；杂质总和≤0.65％。
进一步，所述基底材料为含铜量在91.6％以上的铜原料。
本发明的目的之二是提供一种铜合金退火导电环的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择铜含量91.6％以上的铜基底材料，与Ni、Cr、Si进行混合，经熔炼制作铜合金锭；
(2)将步骤(1)中获得的铜合金锭加工成挤压坯料；
(3)将步骤(2)中获得挤压坯料加热并保温时间T后，进行热挤压，获得挤制品；
(4)将步骤(3)中获得的挤制品拉拔成带型，获得拉制品；
(5)将步骤(4)中获得的拉制品进行退火处理；
(6)将步骤(5)中退火后的拉制品进行卷圆处理，即得。
本发明中对工艺参数的控制如下：
所述步骤(1)中，熔炼温度为1200～1500℃；步骤(3)中，热挤压的温度为800～960℃；步骤(5)中，退火的温度为300～500℃。
所述步骤(2)中，挤压坯料保温时间T在30分钟以上；步骤(5)中，退火时间为3～5小时。
所述步骤(5)中退火为光亮退火，所得产品表面质量高，无需后续进行抛光处理。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
(1)本发明以铜为基底材料，与Ni、Cr、Si进行混合，制得导电环性能优异，成本低廉，极大地节省了镍这一稀缺资源，并且缓解了企业生产成本上的压力。
(2)本发明制得的铜合金导电环软化温度高使得导电环的使用寿命较高，不用频繁更换，极大地提高了企业的生产效率及成本。
(3)本方案制得的铜合金环在线材退火过程中不会擦伤铜线，极大地减少了铜粉的产生，在大密度电流通过时，铜裸线与导电环的瞬间接触电阻稳定，线材的抖动情况减少，这就降低了线材在退火时打火现象。
(4)本方案制得的铜合金环具有优良的导电率及稳定性，更加保证了拉丝铜线材稳定的延伸率。
具体实施方式
以下举例说明本发明的原理和特征，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明一种铜合金退火导电环，其价格低廉，性能优异。
本发明一种铜合金退火导电环，以铜作为基底材料，还添加Ni、Cr、Si，还含有Fe等杂质。
添加的成分，其质量百分比为Ni：1.8～5％，Cr：0.1～0.8％，Si：0.6～1.8％；其中，Fe≤0.15％；杂质总和≤0.65％。
下面，对各合金元素的作用效果及添加量的范围进行说明。
对于Ni和Si，Ni和Si可以形成化合物Ni2Si，生产上通过控制Ni和Si的添加量以提高铜合金的强度，Ni的质量％为1.8～5％，优选为4.8％；Si的质量％为0.6～1.8％，优选为1.2％。
Cr和Fe元素，可以细化铜的晶粒，提高其强度与硬度。尤其Cr粒子在合金时效后会析出并弥散分布在铜基体中，极大地提高了铜合金的软化温度。Cr的质量％为0.1～0.8％，优选为0.3％。
一种铜合金退火导电环的制备方法，包括以下步骤：
(1)选择含量91.6％以上的铜基底材料，与Ni、Cr、Si进行混合，经熔炼制作铜合金锭；
(2)将步骤(1)中获得的铜合金锭加工成挤压坯料；
(3)将步骤(2)中获得挤压坯料加热并保温时间T后，进行热挤压，获得挤制品；
(4)将步骤(3)中获得的挤制品拉拔成带型，优选为三道次拉拔，总加工量为30％，获得拉制品；
(5)将步骤(4)中获得的拉制品进行退火处理；
(6)将步骤(5)中退火后的拉制品进行卷圆处理，即得。
本发明中对工艺参数的控制如下：
所述步骤(1)中，熔炼温度为1200～1500℃；步骤(3)中，热挤压的温度为800～960℃；步骤(5)中，退火的温度为300～500℃。
所述步骤(2)中，挤压坯料保温时间T在30分钟以上；步骤(5)中，退火时间为3～5小时。
所述步骤(5)中退火为光亮退火，所得产品表面质量高，无需后续进行抛光处理。
以下为具体实施例，更详细的说明本发明，过程中关键参数见表1；各实施例对应的测试数据见表2，测试使用场景如下：退火处理的铜丝线径：2.3mm；铜丝运行速度：25m/s；铜丝的日处理量：100Kg。
表1
Figure BDA0003184490670000051
表2
Figure BDA0003184490670000052
以上三种铜合金导电环的使用寿命与纯镍环相比都有不同程度的提高，具体使用效果如下：例2＞例1＞例3。其中例2使用寿命为纯镍环2.7倍，例1为2.2倍，例3为1.7倍。
本发明制得的铜合金导电环软化温度高，导电环的使用寿命较高，不用频繁更换，极大地提高了企业的生产效率，降低了使用成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (9)

1.一种铜合金退火导电环，以铜作为基底材料，其特征在于，以质量百分比计，还添加有以下成分：Ni：1.8～5％；Cr：0.1～0.8％；Si：0.6～1.8％；其中，Fe含量≤0.15％；杂质总和≤0.65％。
2.根据权利要求1所述的铜合金退火导电环，其特征在于，所述基底材料为含铜量在91.6％以上的铜原料。
3.一种如权利要求1或2所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择含铜量91.6％以上的铜基底材料，与Ni、Cr、Si进行混合，经熔炼制作铜合金锭；
(2)将步骤(1)中获得的铜合金锭加工成挤压坯料；
(3)将步骤(2)中获得挤压坯料加热并保温时间T后，进行热挤压，获得挤制品；
(4)将步骤(3)中获得的挤制品拉拔成带型，获得拉制品；
(5)将步骤(4)中获得的拉制品进行退火处理；
(6)将步骤(5)中退火后的拉制品进行卷圆处理，即得。
4.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，熔炼温度为1200～1500℃。
5.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，热挤压的温度为800～960℃。
6.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，退火的温度为300～500℃。
7.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，挤压坯料保温时间T在30分钟以上。
8.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，退火时间为3～5小时。
9.根据权利要求3所述的铜合金退火导电环的制备方法，其特征在于，所述退火采用光亮退火工艺。
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