CN115198135A - 一种合金铜棒及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金铜棒及其加工工艺，涉及铜棒技术领域；本发明包括铜棒主体，所述铜棒主体外侧固定设有耐磨层，所述铜棒主体按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.4‑0.7％、磷0.002‑0.005％、锰0.005‑0.01％、硫0.2‑0.4％、混合稀土0.01‑0.2％、余量为Cu，所述耐磨层为铬镍合金；铜棒主体作为合金铜棒的主体中心，成分基本为Cu，仅仅添加少量辅助成分，保证铜棒主体的导电性，并在铜棒主体外侧包裹耐磨层，从而保证合金铜棒表面具有优良的耐磨性能，满足使用要求，加工便捷。

Description

一种合金铜棒及其加工工艺
技术领域
本发明涉及铜棒技术领域，具体为一种合金铜棒及其加工工艺。
背景技术
铜具有优良的导电性能，常常用作一些电极以及电缆缆芯等，目前的铜棒都是直接通过连铸等方式形成的铜合金，铜质地较软，具有良好导电性能的同时缺乏耐磨性能，而添加过多辅助物质提高耐磨性能后，又会降低其导电性，从而缺乏一种具有优良表面耐磨性能且导电性优良的合金铜棒，针对上述问题，发明人提出一种合金铜棒及其加工工艺用于解决上述问题。
发明内容
为了解决缺乏一种具有优良表面耐磨性能且导电性优良的合金铜棒的问题；本发明的目的在于提供一种合金铜棒及其加工工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种合金铜棒，包括铜棒主体，所述铜棒主体外侧固定设有耐磨层，所述铜棒主体按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.4-0.7％、磷0.002-0.005％、锰0.005-0.01％、硫0.2-0.4％、混合稀土0.01-0.2％、余量为Cu，所述耐磨层为铬镍合金。
优选的一种实施案例，所述铜棒主体按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.5％、磷0.004％、锰0.008％、硫0.3％、混合稀土0.08％、余量为Cu。
优选的一种实施案例，铜棒主体按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.6％、磷0.003％、锰0.006％、硫0.4％、混合稀土0.1％、余量为Cu。
优选的一种实施案例，所述耐磨层的厚度为1-3mm，所述耐磨层按质量百分比计，其原料组成包括：镍47.5％、铬49.8％和铌2.7％。
一种合金铜棒的加工工艺，包括如下步骤：
S1、熔炼：将铜棒主体和耐磨层的原料分别加入两个熔炉中熔炼混合，分别形成铜合金溶液以及铬镍合金溶液；
S2、水平连铸：将铜合金溶液通过水平连铸机进行连铸，并通过锯切形成铜棒毛坯；
S3、热处理：对铜棒毛坯进行退火和回火处理；
S4、机械加工：将热处理后的铜棒毛坯通过车削以及磨削加工，使得表面光滑，然后再次进行回火消除应力得到铜棒主体；
S5、包层：将铜棒主体外侧通过包层设备浇铸铬镍合金溶液形成耐磨层，并然后通过退火、回火以及表面机械加工，最终得到合金铜棒。
优选的一种实施案例，步骤S1中，原料通过熔炉熔炼后，对合金溶液进行取样检测，确保配比，并满足杂质含量小于0.01％。
优选的一种实施案例，步骤S3中，退火参数为采用氦气保护进行退火，退火温度为300-500℃，保温时间为6-10小时，回火参数为150-250℃，保温4-5小时。
优选的一种实施案例，步骤S5中，所述包层设备包括陶瓷套筒，所述陶瓷套筒的一端顶部固定设有浇注管，所述浇注管连接移液泵，所述陶瓷套筒远离浇注管的一端外壁固定安装有水冷结晶器，所述陶瓷套筒靠近水冷结晶器的一端端面处设有风冷筒，所述风冷筒远离陶瓷套筒的一端固定设有两个固定板，所述固定板上均设有两个调节块，所述调节块间转动套接有牵引辊，所述调节块的外壁固定安装有牵引电机，所述牵引电机的输出轴贯穿调节块并固定连接牵引辊的转轴。
优选的一种实施案例，所述固定板上开有导向槽，所述调节块滑动卡接在导向槽内，所述固定板的顶部固定安装有调节电机，所述调节电机的输出轴固定连接双头螺柱，所述双头螺柱转动套接在导向槽内，且调节块螺纹连接双头螺柱。
优选的一种实施案例，所述陶瓷套筒和风冷筒的轴线位于同一直线上，所述牵引辊沿陶瓷套筒的轴线对称分布，所述移液泵的驱动电机和牵引电机通过变频器同步控制，所述陶瓷套筒、风冷筒和固定板均通过支架固定安装在同一设备底座或者地面上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、铜棒主体作为合金铜棒的主体中心，成分基本为Cu，仅仅添加少量辅助成分，保证铜棒主体的导电性，并在铜棒主体外侧包裹耐磨层，从而保证合金铜棒表面具有优良的耐磨性能，满足使用要求；
2、铜棒主体加工成型后，将铜棒主体贯穿陶瓷套筒和风冷筒，并通过牵引辊夹持牵引，牵引辊间距通过调节电机带动双头螺柱转动，从而使得调节块间距变化，实现牵引辊间距调节，便于牵引铜棒主体或者成型后的合金铜棒，移液泵将铬镍合金溶液通过浇注管浇注进陶瓷套筒内，从而包裹在铜棒主体上，铜棒主体的牵引速度由牵引电机决定，而牵引电机的速度由变频器和移液泵的驱动电机同步，从而使得铜棒主体的移动速度与铬镍合金溶液的浇注速度等比，使得耐磨层厚度均匀，浇注后的铬镍合金溶液通过水冷结晶器定型，然后经过风冷筒风冷，实现耐磨层的包层，加工便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明合金铜棒结构示意图。
图2为本发明包层设备结构示意图。
图中：1、铜棒主体；2、耐磨层；3、陶瓷套筒；4、浇注管；5、移液泵；6、水冷结晶器；7、风冷筒；8、固定板；9、调节块；10、牵引电机；11、牵引辊；12、导向槽；13、双头螺柱；14、调节电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1-2所示，本发明提供了一种合金铜棒，包括铜棒主体1，铜棒主体1外侧固定设有耐磨层2，铜棒主体1按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.5％、磷0.004％、锰0.008％、硫0.3％、混合稀土0.08％、余量为Cu，耐磨层2为铬镍合金。
通过上述技术方案，铜棒主体1作为合金铜棒的主体中心，成分基本为Cu，仅仅添加少量辅助成分，保证铜棒主体1的导电性，并在铜棒主体1外侧包裹耐磨层2，从而保证合金铜棒表面具有优良的耐磨性能，满足使用要求。
进一步的，耐磨层2的厚度为1-3mm，耐磨层2按质量百分比计，其原料组成包括：镍47.5％、铬49.8％和铌2.7％。
通过上述技术方案，,薄薄的一层耐磨层2选用铬镍合金，具有优良的抗老化以及耐磨性，提高合金铜棒的表面强度。
一种合金铜棒的加工工艺，包括如下步骤：
S1、熔炼：将铜棒主体1和耐磨层2的原料分别加入两个熔炉中熔炼混合，分别形成铜合金溶液以及铬镍合金溶液；
S2、水平连铸：将铜合金溶液通过水平连铸机进行连铸，并通过锯切形成铜棒毛坯；
S3、热处理：对铜棒毛坯进行退火和回火处理；
S4、机械加工：将热处理后的铜棒毛坯通过车削以及磨削加工，使得表面光滑，然后再次进行回火消除应力得到铜棒主体1；
S5、包层：将铜棒主体1外侧通过包层设备浇铸铬镍合金溶液形成耐磨层2，并然后通过退火、回火以及表面机械加工，最终得到合金铜棒。
通过上述技术方案，通过水平连铸形成铜棒毛坯，经过退火、回火以及机械加工，得到尺寸满足要求的铜棒主体1，然后经过包层设备对铜棒主体1表面均匀浇铸包裹铬镍合金溶液，形成耐磨层2，实现合金铜棒的加工。
进一步的，步骤S1中，原料通过熔炉熔炼后，对合金溶液进行取样检测，确保配比，并满足杂质含量小于0.01％。
进一步的，步骤S3中，退火参数为采用氦气保护进行退火，退火温度为300-500℃，保温时间为6-10小时，回火参数为150-250℃，保温4-5小时。
进一步的，步骤S5中，包层设备包括陶瓷套筒3，陶瓷套筒3的一端顶部固定设有浇注管4，浇注管4连接移液泵5，陶瓷套筒3远离浇注管4的一端外壁固定安装有水冷结晶器6，陶瓷套筒3靠近水冷结晶器6的一端端面处设有风冷筒7，风冷筒7远离陶瓷套筒3的一端固定设有两个固定板8，固定板8上均设有两个调节块9，调节块9间转动套接有牵引辊11，调节块9的外壁固定安装有牵引电机10，牵引电机10的输出轴贯穿调节块9并固定连接牵引辊11的转轴，固定板8上开有导向槽12，调节块9滑动卡接在导向槽12内，固定板8的顶部固定安装有调节电机14，调节电机14的输出轴固定连接双头螺柱13，双头螺柱13转动套接在导向槽12内，且调节块9螺纹连接双头螺柱13，陶瓷套筒3和风冷筒7的轴线位于同一直线上，牵引辊11沿陶瓷套筒3的轴线对称分布，移液泵5的驱动电机和牵引电机10通过变频器同步控制，陶瓷套筒3、风冷筒7和固定板8均通过支架固定安装在同一设备底座或者地面上。
通过上述技术方案，铜棒主体1加工成型后，将铜棒主体1贯穿陶瓷套筒3和风冷筒7，并通过牵引辊11夹持牵引，牵引辊11间距通过调节电机14带动双头螺柱13转动，从而使得调节块9间距变化，实现牵引辊11间距调节，便于牵引铜棒主体1或者成型后的合金铜棒，移液泵5将铬镍合金溶液通过浇注管4浇注进陶瓷套筒3内，从而包裹在铜棒主体1上，铜棒主体1的牵引速度由牵引电机10决定，而牵引电机10的速度由变频器和移液泵5的驱动电机同步，从而使得铜棒主体1的移动速度与铬镍合金溶液的浇注速度等比，使得耐磨层2厚度均匀，浇注后的铬镍合金溶液通过水冷结晶器6定型，然后经过风冷筒7风冷，实现耐磨层2的包层。
进一步的，铜棒主体1包层时，因为需要贯穿风冷筒7并通过牵引辊11牵引，从而需要分成两段包层，通过上述方式包层铜棒主体1的一端后，将未包层的铜棒主体1从水冷结晶器6处伸入陶瓷套筒3内，此时包层后的合金铜棒位于牵引辊11间，因为牵引辊11间距可调，且与陶瓷套筒3轴线对称分布，从而能够牵引包层后的合金铜棒，实现对铜棒主体1另一端的包层操作。
实施例2：如图1-2所示，本发明提供了一种合金铜棒，包括铜棒主体1，铜棒主体1外侧固定设有耐磨层2，铜棒主体1按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.6％、磷0.003％、锰0.006％、硫0.4％、混合稀土0.1％、余量为Cu，耐磨层2为铬镍合金。
通过上述技术方案，铜棒主体1作为合金铜棒的主体中心，成分基本为Cu，仅仅添加少量辅助成分，保证铜棒主体1的导电性，并在铜棒主体1外侧包裹耐磨层2，从而保证合金铜棒表面具有优良的耐磨性能，满足使用要求。
进一步的，耐磨层2的厚度为1-3mm，耐磨层2按质量百分比计，其原料组成包括：镍47.5％、铬49.8％和铌2.7％。
通过上述技术方案，,薄薄的一层耐磨层2选用铬镍合金，具有优良的抗老化以及耐磨性，提高合金铜棒的表面强度。
一种合金铜棒的加工工艺，包括如下步骤：
S1、熔炼：将铜棒主体1和耐磨层2的原料分别加入两个熔炉中熔炼混合，分别形成铜合金溶液以及铬镍合金溶液；
S2、水平连铸：将铜合金溶液通过水平连铸机进行连铸，并通过锯切形成铜棒毛坯；
S3、热处理：对铜棒毛坯进行退火和回火处理；
S4、机械加工：将热处理后的铜棒毛坯通过车削以及磨削加工，使得表面光滑，然后再次进行回火消除应力得到铜棒主体1；
S5、包层：将铜棒主体1外侧通过包层设备浇铸铬镍合金溶液形成耐磨层2，并然后通过退火、回火以及表面机械加工，最终得到合金铜棒。
通过上述技术方案，通过水平连铸形成铜棒毛坯，经过退火、回火以及机械加工，得到尺寸满足要求的铜棒主体1，然后经过包层设备对铜棒主体1表面均匀浇铸包裹铬镍合金溶液，形成耐磨层2，实现合金铜棒的加工。
进一步的，步骤S1中，原料通过熔炉熔炼后，对合金溶液进行取样检测，确保配比，并满足杂质含量小于0.01％。
进一步的，步骤S3中，退火参数为采用氦气保护进行退火，退火温度为300-500℃，保温时间为6-10小时，回火参数为150-250℃，保温4-5小时。
进一步的，步骤S5中，包层设备包括陶瓷套筒3，陶瓷套筒3的一端顶部固定设有浇注管4，浇注管4连接移液泵5，陶瓷套筒3远离浇注管4的一端外壁固定安装有水冷结晶器6，陶瓷套筒3靠近水冷结晶器6的一端端面处设有风冷筒7，风冷筒7远离陶瓷套筒3的一端固定设有两个固定板8，固定板8上均设有两个调节块9，调节块9间转动套接有牵引辊11，调节块9的外壁固定安装有牵引电机10，牵引电机10的输出轴贯穿调节块9并固定连接牵引辊11的转轴。
进一步的，固定板8上开有导向槽12，调节块9滑动卡接在导向槽12内，固定板8的顶部固定安装有调节电机14，调节电机14的输出轴固定连接双头螺柱13，双头螺柱13转动套接在导向槽12内，且调节块9螺纹连接双头螺柱13。
进一步的，陶瓷套筒3和风冷筒7的轴线位于同一直线上，牵引辊11沿陶瓷套筒3的轴线对称分布，移液泵5的驱动电机和牵引电机10通过变频器同步控制，陶瓷套筒3、风冷筒7和固定板8均通过支架固定安装在同一设备底座或者地面上。
通过上述技术方案，铜棒主体1加工成型后，将铜棒主体1贯穿陶瓷套筒3和风冷筒7，并通过牵引辊11夹持牵引，牵引辊11间距通过调节电机14带动双头螺柱13转动，从而使得调节块9间距变化，实现牵引辊11间距调节，便于牵引铜棒主体1或者成型后的合金铜棒，移液泵5将铬镍合金溶液通过浇注管4浇注进陶瓷套筒3内，从而包裹在铜棒主体1上，铜棒主体1的牵引速度由牵引电机10决定，而牵引电机10的速度由变频器和移液泵5的驱动电机同步，从而使得铜棒主体1的移动速度与铬镍合金溶液的浇注速度等比，使得耐磨层2厚度均匀，浇注后的铬镍合金溶液通过水冷结晶器6定型，然后经过风冷筒7风冷，实现耐磨层2的包层。
进一步的，铜棒主体1包层时，因为需要贯穿风冷筒7并通过牵引辊11牵引，从而需要分成两段包层，通过上述方式包层铜棒主体1的一端后，将未包层的铜棒主体1从水冷结晶器6处伸入陶瓷套筒3内，此时包层后的合金铜棒位于牵引辊11间，因为牵引辊11间距可调，且与陶瓷套筒3轴线对称分布，从而能够牵引包层后的合金铜棒，实现对铜棒主体1另一端的包层操作。
工作原理：铜棒主体1主要成分为Cu，其余辅助成分含量非常少，通过水平连铸形成铜棒毛坯，经过退火、回火以及机械加工，得到尺寸满足要求的铜棒主体1，铜棒主体1加工成型后，将铜棒主体1贯穿陶瓷套筒3和风冷筒7，并通过牵引辊11夹持牵引，牵引辊11间距通过调节电机14带动双头螺柱13转动，从而使得调节块9间距变化，实现牵引辊11间距调节，便于牵引铜棒主体1或者成型后的合金铜棒，移液泵5将铬镍合金溶液通过浇注管4浇注进陶瓷套筒3内，从而包裹在铜棒主体1上，铜棒主体1的牵引速度由牵引电机10决定，而牵引电机10的速度由变频器和移液泵5的驱动电机同步，从而使得铜棒主体1的移动速度与铬镍合金溶液的浇注速度等比，使得耐磨层2厚度均匀，浇注后的铬镍合金溶液通过水冷结晶器6定型，然后经过风冷筒7风冷，实现耐磨层2的包层，最终得到合金铜棒，通过铜棒主体1的优良导电性满足导电要求，同时，耐磨层2的防腐和耐磨性能提高合金铜棒的表面强度，提高铜棒寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种合金铜棒，包括铜棒主体(1)，其特征在于：所述铜棒主体(1)外侧固定设有耐磨层(2)，所述铜棒主体(1)按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.4-0.7％、磷0.002-0.005％、锰0.005-0.01％、硫0.2-0.4％、混合稀土0.01-0.2％、余量为Cu，所述耐磨层(2)为铬镍合金。
2.如权利要求1所述的一种合金铜棒，其特征在于，所述铜棒主体(1)按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.5％、磷0.004％、锰0.008％、硫0.3％、混合稀土0.08％、余量为Cu。
3.如权利要求1所述的一种合金铜棒，其特征在于，铜棒主体(1)按质量百分比计，其原料组成包括：锑0.6％、磷0.003％、锰0.006％、硫0.4％、混合稀土0.1％、余量为Cu。
4.如权利要求1所述的一种合金铜棒，其特征在于，所述耐磨层(2)的厚度为1-3mm，所述耐磨层(2)按质量百分比计，其原料组成包括：镍47.5％、铬49.8％和铌2.7％。
5.一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、熔炼：将铜棒主体(1)和耐磨层(2)的原料分别加入两个熔炉中熔炼混合，分别形成铜合金溶液以及铬镍合金溶液；
S2、水平连铸：将铜合金溶液通过水平连铸机进行连铸，并通过锯切形成铜棒毛坯；
S3、热处理：对铜棒毛坯进行退火和回火处理；
S4、机械加工：将热处理后的铜棒毛坯通过车削以及磨削加工，使得表面光滑，然后再次进行回火消除应力得到铜棒主体(1)；
S5、包层：将铜棒主体(1)外侧通过包层设备浇铸铬镍合金溶液形成耐磨层(2)，并然后通过退火、回火以及表面机械加工，最终得到合金铜棒。
6.如权利要求5所述的一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，步骤S1中，原料通过熔炉熔炼后，对合金溶液进行取样检测，确保配比，并满足杂质含量小于0.01％。
7.如权利要求5所述的一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，步骤S3中，退火参数为采用氦气保护进行退火，退火温度为300-500℃，保温时间为6-10小时，回火参数为150-250℃，保温4-5小时。
8.如权利要求5所述的一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，步骤S5中，所述包层设备包括陶瓷套筒(3)，所述陶瓷套筒(3)的一端顶部固定设有浇注管(4)，所述浇注管(4)连接移液泵(5)，所述陶瓷套筒(3)远离浇注管(4)的一端外壁固定安装有水冷结晶器(6)，所述陶瓷套筒(3)靠近水冷结晶器(6)的一端端面处设有风冷筒(7)，所述风冷筒(7)远离陶瓷套筒(3)的一端固定设有两个固定板(8)，所述固定板(8)上均设有两个调节块(9)，所述调节块(9)间转动套接有牵引辊(11)，所述调节块(9)的外壁固定安装有牵引电机(10)，所述牵引电机(10)的输出轴贯穿调节块(9)并固定连接牵引辊(11)的转轴。
9.如权利要求8所述的一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，所述固定板(8)上开有导向槽(12)，所述调节块(9)滑动卡接在导向槽(12)内，所述固定板(8)的顶部固定安装有调节电机(14)，所述调节电机(14)的输出轴固定连接双头螺柱(13)，所述双头螺柱(13)转动套接在导向槽(12)内，且调节块(9)螺纹连接双头螺柱(13)。
10.如权利要求9所述的一种合金铜棒的加工工艺，其特征在于，所述陶瓷套筒(3)和风冷筒(7)的轴线位于同一直线上，所述牵引辊(11)沿陶瓷套筒(3)的轴线对称分布，所述移液泵(5)的驱动电机和牵引电机(10)通过变频器同步控制，所述陶瓷套筒(3)、风冷筒(7)和固定板(8)均通过支架固定安装在同一设备底座或者地面上。
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