[發明專利]一種高性能銅鋯合金絲的制備方法

在審

• 申請號: 202010019917.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111151588A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 駱越峰;姚幼甫;陳國權
• 申請（專利權）人: 紹興市力博科技有限公司
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C29/00;B21C31/00;B21C43/00;B21B37/46;B21B35/00;B21B27/00;B21B27/02;B21B27/06;B21B45/02;B21C1/00;B21C1/02;B21C3/14;B21C9/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種高性能銅鋯合金絲的制備方法，其特征在于：所述的銅鋯合金絲按照重量百分比計，鋯0.17％，銦0.005～0.007％，銀0.005～0.007％，鎳0.005～0.007％，鎂0.005～0.007％，鑭0.005～0.007％，錫0.005～0.007％；銦含量與銀含量、鎳含量、鎂含量、鑭含量、錫含量的比值為1：1：1：1：1：1；銅、鋯、銦、銀、鎳、鎂、鑭、錫等元素的含量之和大于99.995％；所述的制備方法是：高純銅熔煉—定向凝固—第一次扒皮—第一次連續擠壓—第二次扒皮—第二次連續擠壓—第三次扒皮—第三次連續擠壓—固溶—第一次軋制—第一次時效—第二次軋制—第二次時效—拉絲；所述的制備方法的具體步驟是：

(1)高純銅熔鑄：以A級陰極銅為原料，采用真空電子束熔煉、凝固，去除雜質元素；制備的高純銅鑄錠的成分組成為：銅含量大于99.999％，氧含量≤0.0005％，導電率≥102.5％IACS；所述的真空電子束熔煉時的電子槍工作真空度小于2×10^-3Pa，熔煉室真空度小于2×10^-2Pa，加速電壓50KV；冷卻水流量為大于1000l/h，牽引速度為5mm/min-50mm/min；

(2)定向凝固：高純銅鑄錠和純銀、純錫、銅鎳中間合金、銅鎂中間合金、銅銦中間合金、銅鑭中間合金、銅鋯中間合金等原料，放入定向凝固裝置中進行熔化，采用木炭、石墨鱗片覆蓋銅液表面，并采用氣氛保護措施，采用牽引機組水平牽引銅桿；所述的熔煉裝置包括定向凝固結晶器、熔煉爐和保溫爐，定向凝固結晶器的出水溫度為小于28℃，熔煉爐的溫度為1255℃，保溫爐的溫度為1250℃；熔煉爐采用烘干的木炭覆蓋，木炭的粒度為30mm-50mm，覆蓋厚度為150mm-180mm，保溫爐采用石墨鱗片覆蓋，覆蓋厚度為30mm-50mm；銅桿的牽引速度為20mm/min-100mm/min，牽引銅桿直徑為Ф20mm；制備的銅桿中鋯0.17％，銦0.005～0.007％，銀0.005～0.007％，鎳0.005～0.007％，鎂0.005～0.007％，鑭0.005～0.007％，錫0.005～0.007％；銦含量與銀含量、鎳含量、鎂含量、鑭含量、錫含量的比值為1：1：1：1：1：1；銅、鋯、銦、銀、鎳、鎂、鑭、錫等元素的含量之和大于99.995％，氧含量≤0.0005％，導電率≥85％IACS。制備的銅桿為柱狀晶粒組織，柱狀晶粒的個數為2-10個；

(3)第一次扒皮：將定向凝固制備的銅桿表面進行扒皮，銅桿表面扒皮的尺寸為0.2～0.5mm；

(4)第一次連續擠壓：以扒皮后的銅桿為原料，采用連續擠壓機組制備銅棒，連續擠壓機轉速為7r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.0mm，連續擠壓的擠壓溫度700℃-850℃，擠壓壓力大于1000MPa，連續擠壓模具厚度為20mm，墊片厚度為80mm，連續擠壓制備銅棒的直徑為30mm、晶粒度為0.01-0.03mm；

(5)第二次扒皮：將第一次連續擠壓制備的銅棒表面進行扒皮，銅棒表面扒皮的尺寸為0.1～0.2mm；

(6)第二次連續擠壓：連續擠壓機轉速為6r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.1mm，連續擠壓的擠壓溫度720℃-850℃，擠壓壓力大于1100MPa，連續擠壓模具厚度為30mm，墊片厚度為70mm，連續擠壓制備銅棒的直徑為35mm、晶粒度為0.005-0.01mm；

(7)第三次扒皮：將第二次連續擠壓制備的銅棒表面進行扒皮，銅棒表面扒皮的尺寸為0.1～0.2mm；

(8)第三次連續擠壓：連續擠壓機轉速為5r/min，擠壓輪與腔體的間隙值為1.2mm，連續擠壓的擠壓溫度750℃-900℃，擠壓壓力大于1200MPa，連續擠壓模具厚度為35mm，墊片厚度為65mm，連續擠壓制備銅棒的直徑為45mm、晶粒度為0.002-0.005mm；

(9)固溶：采用保護氣氛真空爐進行固溶，溫度910℃-930℃，時間2小時，固溶后迅速氣冷；

(10)第一次軋制：將直徑為45mm的銅棒采用多機架的二輥軋機軋制，軋制速度0.30米/秒，軋制后銅棒的直徑為20mm；軋制后銅棒直徑不圓度小于0.1mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統，多機架單獨傳動變頻調速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅動，交流變頻電機30KW，軋輥：Ф300mm，軋輥材質為Cr12MoV，軋輥硬度HRC58，軋輥孔槽粗糙度不低于Ra0.1；軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m³/h，乳液工作壓力：2.2MPa，乳液溫度：35℃，乳液濃度10％；

(11)第一次時效：采用保護氣氛真空爐進行時效，時效溫度為450℃，保溫時間為5小時；

(12)第二次軋制：將直徑為20mm的銅棒采用多機架的二輥軋機軋制，軋制后銅線的直徑為3mm；軋制后銅棒直徑不圓度小于0.05mm，采用橢圓-圓孔型的孔型系統，多機架單獨傳動變頻調速，各個道次機架軋輥是由各個不同的變頻電機驅動，交流變頻電機30KW，軋輥：Ф300mm，軋輥材質為Cr12MoV，軋輥硬度HRC58，軋輥孔槽粗糙度不低于Ra0.1；軋制過程中對軋輥、銅棒進行乳液冷卻及潤滑，流量：20m³/h，乳液工作壓力：2.2MPa，乳液溫度：35℃，乳液濃度10％；

(13)第二次時效：采用保護氣氛真空爐進行時效，時效溫度為470℃，保溫時間為5小時；

(14)拉絲：將退火后直徑為3mm的銅線多道次拉絲，直徑大于0.1mm時，乳液的濃度為10％～12％，溫度小于35℃，拉絲過程中采用在線退火的方法，在線退火的電壓為50V-60V，速度為500-800m/min；直徑不大于0.1mm時，采用6％-8％乳化液進行冷卻，溫度小于25℃；在線退火的電壓為35V～40V，速度為1000～1200m/min；

上述方法制備的高性能銅鋯合金絲硬態的抗拉強度≥700MPa、伸長率≥6％、導電率≥75％IACS，半硬態的抗拉強度≥400MPa、伸長率≥12％、導電率≥95％IACS，銅鋯合金絲的直徑為0.016mm，尺寸公差為±0.002mm，彎曲疲勞壽命是普通純銅絲的15-20倍，長度大于50萬米。