CN114959356A - 一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法 - Google Patents

一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114959356A
CN114959356A CN202210720678.1A CN202210720678A CN114959356A CN 114959356 A CN114959356 A CN 114959356A CN 202210720678 A CN202210720678 A CN 202210720678A CN 114959356 A CN114959356 A CN 114959356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
alloy
temperature
precision resistance
resistance alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210720678.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114959356B (zh
Inventor
温军国
陈东旭
李晨阳
郭初蕾
史学栋
邹宏辉
陈松
李祥
马志新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Youyan Metal Composite Materials Xinzhou Co ltd
Original Assignee
XIAMEN TORCH SPECIAL METALLIC MATERIALS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XIAMEN TORCH SPECIAL METALLIC MATERIALS CO Ltd filed Critical XIAMEN TORCH SPECIAL METALLIC MATERIALS CO Ltd
Priority to CN202210720678.1A priority Critical patent/CN114959356B/zh
Publication of CN114959356A publication Critical patent/CN114959356A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114959356B publication Critical patent/CN114959356B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/05—Alloys based on copper with manganese as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • B22D11/004—Copper alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/005—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025—Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/04—Refining by applying a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C3/00—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明公开了属于精密电阻合金制备技术领域的一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法，其成份以铜为基体，加入0.5～1.0wt％Fe元素，0.5～3.0wt％Sn元素，5.0～9.0wt％Ni元素，15.0～20.0wt％Mn元素。合金原料经熔炼后采用真空水平连铸获得合金盘圆，然后通过热轧和在线固溶处理获得铜基精密电阻合金盘条，其电阻率为0.60‑0.80μΩ·m，成分均匀一致性好、组织致密，少气孔、夹杂，无偏析等缺陷；并且采用真空水平连铸的方法能够形成规模化生产，具备工艺流程短、材料利用率高、生产成本低廉的优势。

Description

一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备 方法
技术领域
本发明属于精密电阻合金制备技术领域，具体涉及一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法。
背景技术
精密电阻合金主要指铜-锰系(如6J13、6J12、6J11及6J8)和铜-镍系(如6J40)等铜基精密电阻合金和镍-铬系(如6J22、6J23)等合金系列，具有低温度系数、低热电动势、长期稳定性等特点，广泛应用于智能电表、汽车电子、电池管理、电子及电气测量仪表制造等领域。铜-锰系(如6J13、6J12、6J11及6J8)和铜-镍系(6J40)等铜基精密电阻合金系列属于低电阻率合金，其电阻率在0.50μΩ·m以下；镍-铬系(6J22、6J23等)属于高电阻率合金，其电阻均在1.00μΩ·m以上。
随着信息化时代的发展，手机、电脑、智能控制、工业驱动、5G网络、新能源等领域大规模及超大规模集成电路的大量应用，电路复杂与集成程度迅速提高，要求电子元器件更加微型化、精密化和可靠化。集成电路用精密合金电阻片式化应用越来越广泛，迫切需要更多不同电阻率合金以满足不同行业的应用需求，特别是电阻率在0.60-0.80μΩ·m范围内的精密电阻合金缺少。由于现有铜基精密电阻材料电阻率偏低、温漂(电阻温度系数)高，无法满足大规模及超大规模电路应用要求，导致大量贴片电阻(SMD电阻)仍采用镍基精密电阻合金材料，不仅制造成本高、且易受电磁干扰，而且大量消耗了本就匮乏的战略镍资源。因而，为了更好地适应我国电子工业的迅猛发展，设计与开发出一种成本低、电阻率高、电阻温度系数小，且抗电磁干扰的铜基精密电阻材料及其加工技术具有现实的迫切性。
国内多采用非真空熔铸和非真空水平连铸两种方法，制备铜基精密电阻合金大长度线材，但是其制备得到的坯材氧化夹杂含量高、含气量高、成分组织不均匀和材料烧损大，导致制品阻值一致性差，并在后续真空电子束焊接过程中频频出现爆焊问题。与此同时，非真空熔铸加工流程长、生产效率低，规模化生产成本偏高。镍-铬系合金常用中频感应熔炼(EF)+电渣重熔(EF+ESR)或真空感应熔炼+电渣重熔”(VIM+ESR)，生产流程长、能耗高、成品率低，综合成本较高。铜基精密电阻合金真空水平连铸可大幅减低坯材氧化夹杂含量和含气量，但是在连续铸造过程中，存在真空压力无法实时控制、连续生产能力差、生产效率不高等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金，所述合金中Fe元素含量为0.5～1.0wt％，Sn元素含量为0.5～3.0wt％，Ni元素含量为5.0～9.0wt％，Mn元素含量为15.0～20.0wt％，余量为Cu。加入铁元素不仅可以在铜合金起细化晶粒作用，而且合金中铁、锡和镍与锰元素的协调联合作用，显著提高了Cu-Mn精密电阻合金的电阻率，降低了材料电阻温漂曲线曲率。
在一些优选的实施方案中，所述合金中Fe元素含量为0.5～0.8wt％，Sn元素含量为2.0～3.0wt％，Ni元素含量为5.0～8.0wt％，Mn元素含量为16.0～18.5wt％，余量为Cu。
在一些优选的实施方案中，所述合金中Fe元素含量为0.8wt％，Sn元素含量为2.1wt％，Ni元素含量为8.0wt％，Mn元素含量为18.50wt％，余量为Cu。
在一些优选的实施方案中，所述合金中Fe元素含量为0.5wt％，Sn元素含量为3.0wt％，Ni元素含量为5.0wt％，Mn元素含量为16.0wt％，余量为Cu。
在一些优选的实施方案中，所述铜基精密电阻合金用于加工成线材、带材；用于制作标准电阻器、分流器、精密或普通电阻元件、仪器仪表的精密电阻元件。
本发明还提供一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，包括以下步骤：
1)配料：按各元素百分含量进行配料；
2)装炉：将原料Cu、Mn和Ni装入真空炉坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空降至100Pa以下开启罗茨泵；待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：采用真空熔炼炉升温熔化Cu、Mn和Ni，得到第I熔液；将Sn和Fe加入第I熔液中，然后待完全熔化后降至1260～1300℃并保温30min以上，得到第II熔液；熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至0.10MPa时，关闭充氩阀，向第II熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)真空水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中第II熔液的温度保持1260～1300℃，拉铸速度为8～15mm/s；连续拉铸期间采用水冷控制温度，并持续充入氩气进行保护，得到合金盘圆；
水平连铸过程采用2进-1停-1退频次，其中，进节距为3～6mm/次，停止时间为0.4～0.6s/次，退节距为1～2mm/次；
6)热轧：将合金盘圆进行恒温热轧，合金热轧温度为600～700℃，轧制速度为1～4m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度620～680℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条。
在一些优选的实施方案中，步骤3)中第I熔液的熔炼温度为1330～1370℃。
在一些优选的实施方案中，步骤5)过程中冷却水进水温度控制在30℃以下，冷却水出水温度控制在60℃以下。
在一些优选的实施方案中，步骤5)合金盘圆的直径为Φ12～16mm。
在一些优选的实施方案中，备料过程中Cu采用电解铜板加入，Mn采用电解锰片加入，Ni采用电解镍板加入，Sn采用锡锭加入，Fe采用铁块加入。
在一些优选的实施方案中，所述方法得到的铜基精密电阻合金的电阻率为0.60～0.80μΩ·m，电阻温度系数为10～15ppm/℃，成分均匀一致性好、组织致密，少气孔、夹杂，无偏析等缺陷。
本发明也提供一种所述铜基精密电阻合金的用途，用于加工成线材、带材；用于制作标准电阻器、分流器、精密或普通电阻元件、仪器仪表的精密电阻元件。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过在传统铜锰合金中加入Fe元素，并调节Mn、Ni、Sn和Fe元素在铜合金中的相对比例，提高铜基电阻合金的电阻率，同时降低合金的电阻温度系数和热电动势，得到电阻率为0.60～0.80μΩ·m系列合金，控制合金具有较小的电阻温度系数，电阻温度系数(温漂)为10～15ppm/℃。
2、本发明采用真空感应熔炼技术，避免了Mn、Ni、Sn等元素在熔炼过程中的氧化，降低了材料杂质含量和材料烧损，大幅降低了生产成本，制备出的铜基电阻合金具有氢、氧含量低、组织均匀、无偏析等优点。
3、本发明采用真空水平连铸技术，结合后续的连轧、连拉技术，能够形成连续的规模化生产，缩短了生产流程，采用真空水平连铸手段，降低了材料烧损，提高了材料利用率，降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例4制备得到的铜基精密电阻合金的金相组织图；
图2为对比例1制备得到的铜基精密电阻合金的金相组织图；
图3为对比例2制备得到的铜基精密电阻合金的金相组织图。
具体实施方式
结合以下具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1
1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Fe为0.8wt％，Sn为2.1wt％，Ni为8.0wt％，Mn为18.5wt％，余量为Cu；其中，Fe采用铁块加入，Sn采用锡锭加入，Ni采用电解镍板加入，Mn采用电解锰片加入，Cu采用电解铜板加入；
2)装炉：将准备的Cu、Mn、Ni材料装入坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空降至100Pa以下开启罗茨泵，待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：真空熔炼炉升温至1350±20℃保证Cu、Mn、Ni材料熔化，然后添加备料机械漏斗中的Sn和Fe材料，然后待完全熔化后降至1280±20℃且保温30min以上，整个熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.10MPa时，关闭充氩阀，按照质量百分比直接向熔融的合金熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中熔液温度为1280±20℃，拉铸速度为10mm/s，采用2进-1停-1退频次，进节距为4mm/次，停止时间为0.5s/次，退节距为1mm/次，冷却水进水温度小于30℃，冷却水出水温度小于55℃，连续拉铸期间持续不断的充入氩气进行保护，得到直径为Φ12～16mm合金盘圆；
6)将合金盘圆进行热轧，合金热轧温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为3m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度650±30℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
本实施例制备的铜基精密电阻合金电阻率为0.72μΩ·m，电阻温度系数为11ppm/℃。
实施例2
1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Fe为0.5wt％，Sn为0.50wt％，Ni为5.0wt％，Mn为15.0wt％，余量为Cu；其中，Fe采用铁块加入，Sn采用锡锭加入，Ni采用电解镍板加入，Mn采用电解锰片加入，Cu采用电解铜板加入；
2)装炉：将准备的Cu、Mn、Ni材料装入坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空真空降至100Pa以下开启罗茨泵，待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：真空熔炼炉升温至1350±20℃保证Cu、Mn、Ni材料熔化，然后添加备料机械漏斗中的Sn和Fe材料，然后待完全熔化后降至1280±20℃且保温30min以上，整个熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.10MPa时，关闭充氩阀，按照质量百分比直接向熔融的合金熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中熔液温度为1280±20℃，拉铸速度为15mm/s，采用2进-1停-1退频次，进节距为5mm/次，停止时间为0.6s/次，退节距为2mm/次冷却，水进水温度小于30℃，冷却水出水温度小于55℃，连续拉铸期间持续不断的充入氩气进行保护，得到直径为Φ12～16mm合金盘圆；
6)将合金盘圆进行热轧，合金热轧温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为4m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度650±30℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
所述铜基精密电阻合金电阻率为0.60μΩ·m，电阻温度系数为13ppm/℃。
实施例3
1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Fe为1.0wt％，Sn为3.0wt％，Ni为9.0wt％，Mn为20.0wt％，余量为Cu；其中，Fe采用铁块加入，Sn采用锡锭加入，Ni采用电解镍板加入，Mn采用电解锰片加入，Cu采用电解铜板加入；
2)装炉：将准备的Cu、Mn、Ni材料装入坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空降至100Pa以下开启罗茨泵，待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：真空熔炼炉升温至1350±20℃保证Cu、Mn、Ni材料熔化，然后添加备料漏斗中的Sn和Fe材料，然后待完全熔化后降至1280±20℃且保温30min以上，整个熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.10MPa时，关闭充氩阀，按照质量百分比直接向熔融的合金熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中熔液温度为1280±20℃，拉铸速度为8mm/s，采用2进-1停-1退频次，进节距为3mm/次，停止时间为0.6s/次，退节距为1mm/次冷却，水进水温度小于30℃，冷却水出水温度小于55℃，连续拉铸期间持续不断的充入氩气进行保护，得到直径为Φ12～16mm合金盘圆；
6)将合金盘圆进行热轧，合金热轧温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为1m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度650±30℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
所述铜基精密电阻合金电阻率为0.80μΩ·m，电阻温度系数为15ppm/℃。
实施例4
1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Fe为0.5wt％，Sn为3.0wt％，Ni为5.0wt％，Mn为16.0wt％，余量为Cu；其中，Fe采用铁块加入，Sn采用锡锭加入，Ni采用电解镍板加入，Mn采用电解锰片加入，Cu采用电解铜板加入；
2)装炉：将准备的Cu、Mn、Ni材料装入坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空降至100Pa开启罗茨泵，待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：真空熔炼炉升温至1350±20℃保证Cu、Mn、Ni材料熔化，然后添加备料漏斗中的Sn和Fe材料，然后待完全熔化后降至1280±20℃且保温30min以上，整个熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至约0.10MPa时，关闭充氩阀，按照质量百分比直接向熔融的合金熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中熔液温度为1280±20℃，拉铸速度为8mm/s，采用2进-1停-1退频次，进节距为3mm/次，停止时间为0.6s/次，退节距为1mm/次冷却，水进水温度小于30℃，冷却水出水温度小于55℃，连续拉铸期间持续不断的充入氩气进行保护，得到直径为Φ12～16mm合金盘圆；
6)将合金盘圆进行热轧，合金热轧温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为1m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度650±30℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
上述方法得到的铜基精密电阻合金电阻率为0.65μΩ·m，电阻温度系数为10ppm/℃，由图1所示的金相组织结构可知，铜基精密电阻合金的结构均匀无明显夹杂和气孔。
实施例5
参考实施例4过程，改变步骤5)真空水平连铸过程中的拉铸参数，具体为：
拉铸速度为15mm/s，采用2进-1停-1退频次，进节距为6mm/次，停止时间为0.4s/次，退节距为1mm/次冷。
其他步骤与实施例4相同。
制备得到的铜基精密电阻合金电阻率为0.66μΩ·m，电阻温度系数为11ppm/℃
对比例1
采用非真空水平连铸(大气水平连铸)替代真空水平连铸过程，实施过程如下：
1)配料：按百分含量计，原料中各元素百分含量为：Fe为0.5wt％，Sn为3.0wt％，Ni为5.0wt％，Mn为16.0wt％，余量为Cu；其中，Fe采用铁块加入，Sn采用锡锭加入，Ni采用电解镍板加入，Mn采用电解锰片加入，Cu采用电解铜板加入；
2)装炉：将准备的Cu、Mn、Ni材料装入坩埚内，Sn和Fe备料待用；
3)熔炼：熔炼炉升温至1350±20℃保证Cu、Mn、Ni材料熔化，然后添加Sn和Fe材料，然后待完全熔化后降至1280±20℃且保温30min以上；
4)脱氧：按照质量百分比直接向熔融的合金熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中熔液温度为1280±20℃，拉铸速度为8mm/s，采用2进-1停-１退频次，进节距为3mm/次，停止时间为0.6s/次，退节距为1mm/次冷却，水进水温度小于30℃，冷却水出水温度小于55℃，连续拉铸期间持续不断的充入氩气进行保护，得到直径为Φ12～16mm合金盘圆；
6)将合金盘圆进行热轧，加热温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为1m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度650±30℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
所述铜基精密电阻合金电阻率为0.68μΩ·m，电阻温度系数为18ppm/℃，组织有明显的夹杂和气孔，见图2。
对比分析：通过实施例4(真空水平连铸)和对比例1(大气水平连铸)两种方法制备得到的铜基精密电阻合金的性质可知，采用本发明实施例4真空水平连铸的方法得到的铜基精密电阻合金的结构均匀无明显夹杂和气孔，并且得到的铜基精密电阻合金电阻率为0.65μΩ·m，电阻温度系数为10ppm/℃。
而对比例1非真空水平连铸的组织夹杂和气孔明显，铜基精密电阻合金电阻率为0.68μΩ·m，电阻温度系数为18ppm/℃，温漂系数明显偏大。由上述组织结构和合金系数对比可知，本发明真空水平连铸的方法能显著改善铜基精密电阻合金的组织结构，使其更加均匀、无气泡；并且能显著降低铜基精密电阻合金电阻率和电阻温度系数。
对比例2
参考实施例4，并省略步骤6)中固溶处理，具体为：
将合金盘圆进行热轧，合金热轧温度为650±50℃，恒温轧制，轧制速度为1m/s，得到直径为Φ6～10mm的盘条；
其他步骤与实施例4相同。
所述铜基精密电阻合金电阻率为0.66μΩ·m，电阻温度系数为17ppm/℃，组织均匀性变差，见图3。
对比分析：通过实施例4(采用固溶处理)和对比例2(不采用固溶处理过程)两种方法制备得到的铜基精密电阻合金的性质可知，采用本发明实施例4热轧并固溶处理后的方法得到的铜基精密电阻合金的结构组织更均匀，并且得到的铜基精密电阻合金电阻率为0.65μΩ·m，电阻温度系数为10ppm/℃。
而对比例2不采用固溶处理过程的组织夹杂和气孔明显，铜基精密电阻合金电阻率为0.66μΩ·m，电阻温度系数为17ppm/℃，温漂系数明显偏大。由上述组织结构和合金系数对比可知，本发明采用热轧并固溶处理的方法能显著改善铜基精密电阻合金的组织结构，使其更加均匀、无气泡；并且能显著降低铜基精密电阻合金电阻率和电阻温度系数。

Claims (10)

1.一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金，其特征在于，所述合金中Fe元素含量为0.5～1.0wt％，Sn元素含量为0.5～3.0wt％，Ni元素含量为5.0～9.0wt％，Mn元素含量为15.0～20.0wt％，余量为Cu。
2.根据权利要求1所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金，其特征在于，所述合金中Fe元素含量为0.5～0.8wt％，Sn元素含量为2.0～3.0wt％，Ni元素含量为5.0～8.0wt％，Mn元素含量为16.0～18.5wt％，余量为Cu。
3.根据权利要求1或2所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金，其特征在于，所述合金中Fe元素含量为0.8wt％，Sn元素含量为2.1wt％，Ni元素含量为8.0wt％，Mn元素含量为18.50wt％，余量为Cu；
或
所述合金中Fe元素含量为0.5wt％，Sn元素含量为3.0wt％，Ni元素含量为5.0wt％，Mn元素含量为16.0wt％，余量为Cu。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金，其特征在于，所述铜基精密电阻合金用于加工成线材、带材；用于制作标准电阻器、分流器、精密或普通电阻元件、仪器仪表的精密电阻元件。
5.一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配料：按各元素百分含量进行配料；
2)装炉：将原料Cu、Mn和Ni装入真空炉坩埚内，Sn和Fe装入备料机械漏斗中待用，并合上真空熔炼炉炉盖，关闭放气阀，开启机械泵，打开低真空挡板阀抽真空，待炉内真空降至100Pa以下开启罗茨泵；待炉内压力降至10Pa以下开启扩散泵；
3)熔炼：采用真空熔炼炉升温熔化Cu、Mn和Ni，得到第I熔液；将Sn和Fe加入第I熔液中，然后待完全熔化后降至1260～1300℃并保温30min以上，得到第II熔液；熔炼过程中保持真空度在1Pa以下；
4)脱氧：打开充氩气阀，缓慢向炉体内充入高纯氩气，炉内压力升至0.10MPa时，关闭充氩阀，向第II熔液中加入0.2wt％的铜镁合金进行脱氧；
5)真空水平连铸：使用石墨材质结晶器进行水平连铸，水平连铸过程中第II熔液的温度保持1260～1300℃，拉铸速度为8～15mm/s；连续拉铸期间采用水冷控制温度，并持续充入氩气进行保护，得到合金盘圆；
水平连铸过程采用2进-1停-1退频次，其中，进节距为3～6mm/次，停止时间为0.4～0.6s/次，退节距为1～2mm/次；
6)热轧：将合金盘圆进行恒温热轧，合金热轧温度为600～700℃，轧制速度为1～4m/s，盘条利用轧后余热进行在线入水固溶处理，入水温度620～680℃，得到直径为Φ6～10mm的盘条。
6.根据权利要求5所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，其特征在于，步骤3)中第I熔液的熔炼温度为1330～1370℃。
7.根据权利要求5所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，其特征在于，步骤5)过程中冷却水进水温度控制在30℃以下，冷却水出水温度控制在60℃以下。
8.根据权利要求5所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，其特征在于，步骤5)合金盘圆的直径为Φ12～16mm。
9.根据权利要求5所述一种新型高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金的制备方法，其特征在于，备料过程中Cu采用电解铜板加入，Mn采用电解锰片加入，Ni采用电解镍板加入，Sn采用锡锭加入，Fe采用铁块加入。
10.权利要求1-4任一项所述铜基精密电阻合金的用途，其特征在于，所述铜基精密电阻合金用于加工成线材、带材；用于制作标准电阻器、分流器、精密或普通电阻元件、仪器仪表的精密电阻元件。
CN202210720678.1A 2022-06-23 2022-06-23 一种高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法 Active CN114959356B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210720678.1A CN114959356B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 一种高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210720678.1A CN114959356B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 一种高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114959356A true CN114959356A (zh) 2022-08-30
CN114959356B CN114959356B (zh) 2023-08-22

Family

ID=82966269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210720678.1A Active CN114959356B (zh) 2022-06-23 2022-06-23 一种高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114959356B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537597A (zh) * 2022-09-20 2022-12-30 重庆川仪自动化股份有限公司 一种负电阻温度系数的锰铜合金和制备方法及用途
CN115710652A (zh) * 2022-10-09 2023-02-24 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3712837A (en) * 1971-11-05 1973-01-23 Olin Corp Process for obtaining copper alloys
JP2005133130A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Sanyo Special Steel Co Ltd 摺動部材用Ｃｕ基合金
CN107090553A (zh) * 2017-04-26 2017-08-25 宝鸡文理学院 一种高强高弹性铜合金及其制备方法
CN107532239A (zh) * 2015-03-18 2018-01-02 美题隆公司 磁性铜合金
CN111424190A (zh) * 2020-05-18 2020-07-17 新化县和安盛电子科技有限公司 精密电阻用金属丝合金材料及其制备方法
CN111971405A (zh) * 2018-06-20 2020-11-20 古河电气工业株式会社 电阻器用电阻材料及其制造方法以及电阻器
CN112080659A (zh) * 2020-08-28 2020-12-15 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 一种CuMn25Ni10Sn合金材料的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3712837A (en) * 1971-11-05 1973-01-23 Olin Corp Process for obtaining copper alloys
JP2005133130A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Sanyo Special Steel Co Ltd 摺動部材用Ｃｕ基合金
CN107532239A (zh) * 2015-03-18 2018-01-02 美题隆公司 磁性铜合金
CN107090553A (zh) * 2017-04-26 2017-08-25 宝鸡文理学院 一种高强高弹性铜合金及其制备方法
CN111971405A (zh) * 2018-06-20 2020-11-20 古河电气工业株式会社 电阻器用电阻材料及其制造方法以及电阻器
CN111424190A (zh) * 2020-05-18 2020-07-17 新化县和安盛电子科技有限公司 精密电阻用金属丝合金材料及其制备方法
CN112080659A (zh) * 2020-08-28 2020-12-15 西安斯瑞先进铜合金科技有限公司 一种CuMn25Ni10Sn合金材料的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115537597A (zh) * 2022-09-20 2022-12-30 重庆川仪自动化股份有限公司 一种负电阻温度系数的锰铜合金和制备方法及用途
WO2024061010A1 (zh) * 2022-09-20 2024-03-28 重庆川仪自动化股份有限公司 一种负电阻温度系数的锰铜合金和制备方法及用途
CN115710652A (zh) * 2022-10-09 2023-02-24 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法
CN115710652B (zh) * 2022-10-09 2023-11-10 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 一种采用粉末冶金法制备CuMn12Ni3精密电阻合金材料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114959356B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114959356B (zh) 一种高电阻率、低温漂的铜基精密电阻合金及其制备方法
CN105483410B (zh) 减轻镍基高温合金中元素偏析的熔炼工艺
CN105238934B (zh) 一种降低高温合金中氮含量的真空感应熔炼方法
CN105908218B (zh) 一种高纯稀土金属及其制备方法和用途
CN110484886B (zh) 一种含微量稀土元素的镍铼合金旋转管状靶材及制备方法
CN104451175A (zh) 一种高纯金属铸锭的制造方法
CN112538577B (zh) 一种用于高温合金纯净化冶炼的稀土元素控制方法
CN102747238A (zh) 一种微合金化锡青铜合金的制备方法
CN103952587B (zh) 一种复相铜合金材料及其制备方法
CN110318001B (zh) 一种金刚线母线用高碳钢及其熔炼方法
CN114657439A (zh) 一种具有良好室温塑性的难熔高熵合金及其制备方法
CN105603226B (zh) 镍基高温合金的真空冶炼方法
CN103276231B (zh) 一种铸造高温合金真空感应冶炼脱s和o的方法
CN110983081A (zh) 一种采用真空熔炼设备制备超低氧白铜的方法
CN112080659B (zh) 一种CuMn25Ni10Sn合金材料的制备方法
CN109439955B (zh) 一种采用定向凝固制备高强度、高导电性超细丝合金材料的方法
CN107739892B (zh) 镍基铸造高温合金的真空冶炼工艺
CN105369068B (zh) La‑Mg‑Ni储氢合金及其制备方法
CN110983080A (zh) 一种采用真空熔炼设备制备超低硫白铜的方法
CN104588672A (zh) 原位掺杂含铜氧化锡粉末的制备方法及银氧化锡材料
CN112779431B (zh) 一种改善钯银铜溅散性的方法
CN114058980A (zh) 一种铜基非晶钎料及其制备方法
CN114645159A (zh) 一种高温抗氧化高强度镍钨钴铬合金及制备方法
CN113430440B (zh) 一种低熔点合金及其制备方法、应用
CN102286673A (zh) 一种CuCr25Me合金铸坯的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230719

Address after: No. 09, Office Building 101, Incubation Base, Fenyuan East Street Project, Xinzhou Economic Development Zone, Xinzhou City, Shanxi Province, 034000

Applicant after: Youyan Metal Composite Materials (Xinzhou) Co.,Ltd.

Address before: 361005 No. 327, No. 329, No. 331, Tongji Park, Tongji high tech Zone, Xiamen, Fujian Province

Applicant before: XIAMEN TORCH SPECIAL METALLIC MATERIALS CO.,LTD.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant