CN115094274A - 镍铬高电阻电热合金丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了镍铬高电阻电热合金丝,涉及合金丝生产加工技术领域,该合金丝中各个原料的组成及其质量百分比为:Cr:15‑25%;Al:2‑5%;Mn:0.5‑3%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:≤0.25;Si:0.5‑2%;Cu:1‑3%;Co:0.5‑1%;Mo:0.5‑1%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:≤0.05;余量为Ni和不可避免的杂质;其技术要点为,在传统镍铬合金丝的原料中加入Ba、Cr以及Al,均有助于提高在进行合金丝加工时所耐受的最高温度;另外还添加了Co和Mo,则有助于合金丝在高温下的强度,在一定程度上能够延长材料寿命;加入的Y和V也同时能够增强合金丝在高温下的强度,同时还能在合金表面形成氧化膜,从而增加合金丝的抗氧化能力。
Description
技术领域
本发明属于合金丝生产加工技术领域,具体是镍铬高电阻电热合金丝及其制备方法。
背景技术
合金,就是两种或两种以上化学物质(至少有一组分为金属)混合而成具有金属特性的物质,一般由各组分熔合成均匀的液体,再经冷凝而得;合金至少是以下三种中的一种:元素形成的单一相固态溶液,许多金属相形成的混合物,金属形成的金属互化物;固态溶液的合金其微结构有单一相,部分为溶液的合金则是有二相或二相以上,其分布可能是匀相,也可能不是匀相,依材料冷却过程的温度变化而;金属互化物一般会有一种合金或纯金属包在另一种纯金属内。
其中,电热合金是用来制备电热元件的合金材料;目前使用的电热合金主要分为两大类:奥氏体组织的镍铬合金和铁素体组织的铁铬铝合金;这两种合金在制备电热元件时各有优势和缺点;镍铬合金的主要优点是:高温强度高、长期使用呵保持牧灯星出、发射率高及耐腐蚀性好(含硫气氛及某些可控气氛除外),但是其高温抗氧化能力差。
传统在对镍铬合金丝进行加工的过程为,熔化精炼-铸造-均匀化-热挤压-退火-拉伸以及后续的刮削处理和包装处理,但是传统的镍铬合金丝经过上述步骤的加工后,其本身的抗氧化性还是无法得到提升,同时合金丝在加工成型后的耐高温性能较差,从而大大影响了合金丝的使用寿命。
发明内容
解决的技术问题:
针对现有技术的不足,本发明提供了镍铬高电阻电热合金丝及其制备方法,解决了背景技术中提到的问题。
技术方案:
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
镍铬高电阻电热合金丝,该合金丝中各个原料的组成及其质量百分比为:
Cr:15-25%;Al:2-5%;Mn:0.5-3%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:≤0.25;Si:0.5-2%;Cu:1-3%;Co:0.5-1%;Mo:0.5-1%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:≤0.05;余量为Ni和不可避免的杂质。
在一种可能的实现方式中,所述辅助金属包含Y和V,且Y和V的比例为1:1,所述Y占合金丝原料中的质量百分比为0.025%。
在一种可能的实现方式中,Cr:15%;Al:2%;Mn:0.5%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:0.25;Si:0.5%;Cu:1%;Co:0.5%;Mo:0.5%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:0.05;余量为Ni和不可避免的杂质。
镍铬高电阻电热合金丝的制备方法包括如下具体步骤:
S1、将预设比例的Ni和Cr置于中频感应炉内,对其进行熔炼处理;
S2、经过上述S1后,在中频感应炉内继续添加余量元素金属,并在中频感应炉内添加惰性气体;
S3、对中频感应炉内的各个元素金属进行均匀化退火,得到铸锭;
S4、将退火后的铸锭放入锻造机中锻造,得到合金棒;
S5、将合金棒送入挤压机,并同时对其进行拉伸,得到合金焊丝。
在一种可能的实现方式中,在所述S1中,中频感应炉包含中频感应电炉或中频感应真空炉,进行熔炼处理时采用中频电磁场对Ni和Cr进行强力搅拌;中频感应炉内安装有电磁搅拌器,且电磁搅拌器的使用频率为5-20Hz,进行搅拌过程中,中频感应炉内的温度为2000-2500℃。
在一种可能的实现方式中,在所述S2中,惰性气体包含氦气、氩气以及氖气中的任意一种。
在一种可能的实现方式中,在所述S3中,退火时的温度为600-750℃,其中退火过程分为三个阶梯,其中,
第一阶梯中从初始温度降低至750℃,并控制温度以15℃/min的速度降低;
第二阶梯中从700℃持续进行降低,并保持该温度10min后,继续进行降低;
第三阶梯从650℃开始持续降低,直至600℃为止。
在一种可能的实现方式中,在所述S4中,使用锻造机进行锻造的温度为1100-1500℃,得到的合金棒直径为150mm±50mm。
在一种可能的实现方式中,在所述S4中,进行拉伸过程中需要经过若干道拉丝处理,经过每一次拉伸处理后均需要再次经历上一步骤的退火处理,每次的拉伸后合金丝的延伸率为10-20%,直至得到直径为所需规格的合金丝。
有益效果:
一是,本方案中,在传统镍铬合金丝的原料中加入Ba、Cr以及Al,均有助于提高在进行合金丝加工时所耐受的最高温度;另外还添加了Co和Mo,则有助于合金丝在高温下的强度,在一定程度上能够延长材料寿命;加入的Y和V也同时能够增强合金丝在高温下的强度,同时还能在合金表面形成氧化膜,从而增加合金丝的抗氧化能力;
二是,本方案中,通过采用阶梯式的退火处理,同时也将拉伸处理与退火处理进行交替式的作业,可增加合金丝所承受的温度数值,同时反复的加工处理,得到合格的合金丝后的品质能够保障,同时其使使用寿命也大幅度提高,也改善了合金的致密性。
具体实施方式
本申请实施例通过提供镍铬高电阻电热合金丝及其制备方法,解决现有技术中的问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题,总体思路如下:
实施例1:
本实施例给出整个合金丝的具体组成成分,该合金丝中各个原料的组成及其质量百分比为:
该合金丝的丝芯的质量百分比为:Cr:15%;Al:2%;Mn:0.5%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:0.25;Si:0.5%;Cu:1%;Co:0.5%;Mo:0.5%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:0.05;余量为Ni和不可避免的杂质。
上述提及的所述辅助金属包含Y和V,且Y和V的比例为1:1,所述Y占合金丝原料中的质量百分比为0.025%。
上述在传统镍铬合金丝的原料中加入Ba、Cr以及Al,均有助于提高在进行合金丝加工时所耐受的最高温度;另外还添加了Co和Mo,则有助于合金丝在高温下的强度,在一定程度上能够延长材料寿命;加入的Y和V也同时能够增强合金丝在高温下的强度,同时还能在合金表面形成氧化膜,从而增加合金丝的抗氧化能力。
镍铬高电阻电热合金丝的制备方法包括如下具体步骤:
S1、将预设比例的Ni和Cr置于中频感应炉内,对其进行熔炼处理;
其中,中频感应炉包含中频感应电炉或中频感应真空炉,进行熔炼处理时采用中频电磁场对Ni和Cr进行强力搅拌;
中频感应炉内安装有电磁搅拌器,且电磁搅拌器的使用频率为15Hz,进行搅拌过程中,中频感应炉内的温度为2000℃
S2、经过上述S1后,在中频感应炉内继续添加余量元素金属,并在中频感应炉内添加惰性气体;
其中,惰性气体包含氦气、氩气以及氖气中的任意一种,具体可选择氦气。
S3、对中频感应炉内的各个元素金属进行均匀化退火,得到铸锭;
其中,退火时的温度为600-750℃,其中退火过程分为三个阶梯,其中,
第一阶梯中从初始温度降低至750℃,并控制温度以15℃/min的速度降低;
第二阶梯中从700℃持续进行降低,并保持该温度10min后,继续进行降低;
第三阶梯从650℃开始持续降低,直至600℃为止。
通过采用上述技术方案:
阶梯式的退火处理,同时也将拉伸处理与退火处理进行交替式的作业,可增加合金丝所承受的温度数值,同时反复的加工处理,得到合格的合金丝后的品质能够保障,同时其使使用寿命也大幅度提高,也改善了合金的致密性。
S4、将退火后的铸锭放入锻造机中锻造,得到合金棒;
其中,使用锻造机进行锻造的温度为1500℃,得到的合金棒直径为150mm±50mm。
S5、将合金棒送入挤压机,并同时对其进行拉伸,得到合金焊丝;
其中,进行拉伸过程中需要经过若干道拉丝处理,经过每一次拉伸处理后均需要再次经历上一步骤的退火处理,每次的拉伸后合金丝的延伸率为10-20%,直至得到直径为所需规格的合金丝。
从上述表格中可以看出,所得到的合金丝直径越长,则拉断时所需的力越大,每米的电阻值也越大。
实施例2:
本实施例给出整个合金丝的具体组成成分,该合金丝中各个原料的组成及其质量百分比为:
该合金丝的丝芯的质量百分比为:Cr:15%;Al:2%;Mn:0.5%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:0.25;Si:0.5%;Cu:1%;Co:0.5%;Mo:0.5%;C:≤0.04;P:≤0.01;余量为Ni和不可避免的杂质。
镍铬高电阻电热合金丝的制备方法包括如下具体步骤:
S1、将预设比例的Ni和Cr置于中频感应炉内,对其进行熔炼处理;
其中,中频感应炉包含中频感应电炉或中频感应真空炉,进行熔炼处理时采用中频电磁场对Ni和Cr进行强力搅拌;
中频感应炉内安装有电磁搅拌器,且电磁搅拌器的使用频率为15Hz,进行搅拌过程中,中频感应炉内的温度为2000℃
S2、经过上述S1后,在中频感应炉内继续添加余量元素金属,并在中频感应炉内添加惰性气体;
其中,惰性气体包含氦气、氩气以及氖气中的任意一种,具体可选择氦气。
S3、对中频感应炉内的各个元素金属进行均匀化退火,得到铸锭;
其中,退火时的温度为600-750℃,其中退火过程分为三个阶梯,其中,
第一阶梯中从初始温度降低至750℃,并控制温度以15℃/min的速度降低;
第二阶梯中从700℃持续进行降低,并保持该温度10min后,继续进行降低;
第三阶梯从650℃开始持续降低,直至600℃为止。
通过采用上述技术方案:
阶梯式的退火处理,同时也将拉伸处理与退火处理进行交替式的作业,可增加合金丝所承受的温度数值,同时反复的加工处理,得到合格的合金丝后的品质能够保障,同时其使使用寿命也大幅度提高,也改善了合金的致密性。
S4、将退火后的铸锭放入锻造机中锻造,得到合金棒;
其中,使用锻造机进行锻造的温度为1500℃,得到的合金棒直径为150mm±50mm。
S5、将合金棒送入挤压机,并同时对其进行拉伸,得到合金焊丝;
其中,进行拉伸过程中需要经过若干道拉丝处理,经过每一次拉伸处理后均需要再次经历上一步骤的退火处理,每次的拉伸后合金丝的延伸率为10-20%,直至得到直径为所需规格的合金丝。
不同于实施例1,实施例2中并未添加辅助金属,实施例2中所得到的合金丝发生熔化时的温度显著降低,同时合金表面并未形成氧化膜,另外也可在实施例1的基础上添加B元素合金,则可以减少合金丝裂纹的产生。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.镍铬高电阻电热合金丝,其特征在于,该合金丝中各个原料的组成及其质量百分比为:
Cr:15-25%;Al:2-5%;Mn:0.5-3%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:≤0.25;Si:0.5-2%;Cu:1-3%;Co:0.5-1%;Mo:0.5-1%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:≤0.05;余量为Ni和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的镍铬高电阻电热合金丝,其特征在于:所述辅助金属包含Y和V,且Y和V 的比例为1:1,所述Y占合金丝原料中的质量百分比为0.025%。
3.如权利要求1所述的镍铬高电阻电热合金丝,其特征在于:该合金丝的丝芯的质量百分比为:Cr:15%;Al:2%;Mn:0.5%;Fe:≤0.3;Ba:≤0.25;Zr:0.25;Si:0.5%;Cu:1%;Co:0.5%;Mo:0.5%;C:≤0.04;P:≤0.01;辅助金属:0.05;余量为Ni和不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的镍铬高电阻电热合金丝,其特征在于:该合金丝的制备方法包括如下具体步骤:
S1、将预设比例的Ni和Cr置于中频感应炉内,对其进行熔炼处理;
S2、经过上述S1后,在中频感应炉内继续添加余量元素金属,并在中频感应炉内添加惰性气体;
S3、对中频感应炉内的各个元素金属进行均匀化退火,得到铸锭;
S4、将退火后的铸锭放入锻造机中锻造,得到合金棒;
S5、将合金棒送入挤压机,并同时对其进行拉伸,得到合金焊丝。
5.如权利要求4所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S1中,中频感应炉包含中频感应电炉或中频感应真空炉,进行熔炼处理时采用中频电磁场对Ni和Cr进行强力搅拌。
6.如权利要求5所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S1中,中频感应炉内安装有电磁搅拌器,且电磁搅拌器的使用频率为5-20Hz,进行搅拌过程中,中频感应炉内的温度为2000-2500℃。
7.如权利要求4所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S2中,惰性气体包含氦气、氩气以及氖气中的任意一种。
8.如权利要求4所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S3中,退火时的温度为600-750℃,其中退火过程分为三个阶梯,其中,
第一阶梯中从初始温度降低至750℃,并控制温度以15℃/min的速度降低;
第二阶梯中从700℃持续进行降低,并保持该温度10min后,继续进行降低;
第三阶梯从650℃开始持续降低,直至600℃为止。
9.如权利要求4所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S4中,使用锻造机进行锻造的温度为1100-1500℃,得到的合金棒直径为150mm±50mm。
10.如权利要求4所述的镍铬高电阻电热合金丝的制备方法,其特征在于:在所述S5中,进行拉伸过程中需要经过若干道拉丝处理,经过每一次拉伸处理后均需要再次经历上一步骤的退火处理,每次的拉伸后合金丝的延伸率为10-20%,直至得到直径为所需规格的合金丝。
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