[發(fā)明專利]一種純銅的加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011163793.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112647033B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 張勇;孫靜林;潘天華;郭偉
• 申請（專利權）人: 北京市第五建筑工程集團有限公司;錦州西瑞電器有限公司
• 主分類號: C22F1/08
• 分類號: C22F1/08;B21C23/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張云芳

本發(fā)明提供了一種純銅的加工方法，該方法包括以下步驟：將銅材置于深冷設備中進行深冷處理；對經過深冷處理的銅材進行冷擠壓處理；對銅材進行回火處理。與現有技術相比，本發(fā)明通過對純銅進行深冷擠壓，深冷擠壓改善了銅的組織和性能，在深冷條件下對銅材進行擠壓后回火，得到純銅的孿晶組織，其強度被顯著提高，導電率與無氧高導銅相當(97％IACS)。與單純對純銅質的銅材進行深冷處理的工藝相比，采用深冷擠壓結合的加工方式提高了深冷操作溫度，有效降低對深冷設備的要求，從而降低工藝實施的難度和成本，有利于推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種有色金屬材料加工技術領域，尤其涉及一種純銅的加工方法。

背景技術

金屬銅由于具有較高的導電、導熱性能，廣泛應用于航天，高鐵，汽車和電力行業(yè)。但其硬度較低，耐磨性較差，很大程度影響了產品的使用壽命。以高壓開關柜為例，高壓開關柜是指用于電力系統發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用。高壓開關柜按作電壓等級在3.6kV～550kV的電器產品，高壓隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、高壓自動重合與分段器，高壓操作機構、高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。目前高壓開關柜的動靜觸頭是插拔式的，如果硬度不夠輕則磨損，壽命短，重則硬度不夠負荷開關，關合時燒毀觸頭，開關柜直接爆噴，造成重大電力事故。12KV開關柜國網要求動、靜觸頭硬度HV120。而銅材廠生產的銅材最大硬度只有HV85，配件廠家為了供貨合格，表面鍍的銀銻合金，銀銻合金電阻大于銀，此種辦法增加了導體的電阻，而且此種產品只是表面8μm的鍍層硬度達到HV120，插拔時內軟外硬會產生裂紋，減少使用壽命。隨著各領域科技的發(fā)展和生產生活需要的不斷提高，對高強度、高導電性純銅的需求也越發(fā)緊迫，如何提高純銅的硬度成為相關材料研發(fā)的重要課題。

常溫下對銅材進行擠壓稱為冷擠壓。目前，德國、日本在生產過程中大部分以鍛造方法生產銅制產品或零件，采用冷擠壓技術生產的約占40％。但國內冷擠壓技術使用尚不普遍，主要受制于無法解決擠壓過程中零件的內部裂紋和模具的快速磨損問題。冷擠壓技術看似簡單，實質是一種高精、高效、優(yōu)質低耗的先進生產技術，與熱鍛，溫鍛技術相比，可也節(jié)約材料29％-48％，節(jié)能39％-78％。同時可也提高零件的力學性能，冷擠壓后銅的冷作硬化，以及在零件內部形成合理的纖維流線分布，使零件的強度遠高于原材料的強度。合理的冷擠壓技術可使零件表面形成壓應力而提高疲勞強度。冷擠壓的材料利用率一般可達到79％以上。

對于金屬的常溫力學性能來說，一般是晶粒越細小，則強度和硬度越高，同時塑性和韌性也越好。這是因為，晶粒越細，塑性變形也越可分散在更多的晶粒內進行，使塑性變形越均勻，內應力集中越小；而且晶粒越細，晶界面越多，晶界越曲折；晶粒與晶粒中間犬牙交錯的機會就越多，越不利于裂紋的傳播和發(fā)展，彼此就越緊固，強度和韌性就越好。溫度對金屬電阻的影響是由于溫度引起離子晶格熱震動造成對電子波的散射，而使電阻率隨溫度升高而增加。金屬中的各種缺陷造成的晶格畸變引起電子波的散射，從而影響導電性，空位、位錯、間隙原子及它們的組合等晶體缺陷會使金屬電阻率增加。根據馬吉申定律，在極低溫度下，純金屬電阻率主要是由其內部缺陷決定的。

在常規(guī)金屬材料中機械性能和導電性能這兩種性能往往互相抵觸，不可兼得。例如純銅具有很高的導電率，但是強度極低(小于100MPa)，銅材的強度性能與導電性能之間常常相互制約。銅排在使用過程中，為了保證具有一定的機械強度和硬度，需要使用硬態(tài)銅，但是硬態(tài)銅的電阻率卻高于軟態(tài)銅。在國家標準電工用銅、鋁及其合金母線第1部分：銅和銅合金母線即GB/T 5585.1-2018中有明確規(guī)定，如表1所示。

表1：銅和銅合金母線的電阻率