本發(fā)明涉及銅線材領(lǐng)域，具體涉及一種稀土高性能銅線材及其制備方法。

背景技術(shù)：

歷來,作為電導(dǎo)體使用銅棒線材,在各種領(lǐng)域使用。例如,也使用于汽車的束線, 與地球溫暖化相關(guān)而為了提高汽車的每公升燃料行駛的公里數(shù),所以要求車體重量的輕量 化。但是,由于汽車的高度信息化、電子化、及混合動力化,束線的使用重量有增大的趨勢。 并且,銅是高價的金屬,汽車行業(yè)還有降低成本的要求。因此,若使用具有高強度且高導(dǎo)電 性,并且耐彎曲性、延展性優(yōu)良的束線用銅線材,則能夠減少銅的使用量,可以進行輕量化 及成本降低。這樣,高強度高導(dǎo)電銅棒線材的發(fā)明是應(yīng)時代的要求的發(fā)明。

該束線中有幾個種類,從功率類到只能流過微弱電流的信號類多種多樣。前者首 先作為第 1 條件要求接近純銅的導(dǎo)電性,后者要求特別高的強度,所以需要根據(jù)用途取得 強度和導(dǎo)電性的平衡的銅線。此外,機器人用、航空機用布電線等,要求高強度 / 高導(dǎo)電并 且耐彎曲性。這些布電線用進一步增大耐彎曲性,銅線材在結(jié)構(gòu)上大多作為由幾根、幾十根 細線構(gòu)成的線來使用。而且,使用于焊嘴等的銅棒材也要求高強度、高導(dǎo)電。在此,在本說 明書中,線材是指直徑、或?qū)吘嚯x小于 6mm 的產(chǎn)品,即使線材被切斷為棒材,也稱為線材。 棒材是指直徑或?qū)吘嚯x為 6mm 以上的產(chǎn)品,即使棒材為線圈狀,也稱為棒材。一般,材料 的外徑粗的產(chǎn)品被切斷為棒狀,細的產(chǎn)品以線圈狀出廠。但是,直徑或?qū)吘嚯x為 4 ~ 16mm 時,由于這些混在一起,所以在此定義。此外,將棒材和線材統(tǒng)稱為棒線材。

此外,本發(fā)明的高強度高導(dǎo)電銅棒線材 ( 以下簡稱為高性能銅棒線材 ) 根據(jù)所使 用的用途,要求如下的特性。

由于隨著連接器的小型化,雄側(cè)的細線化發(fā)展,所以連接器用線、總線條要求耐受 連接器的插拔的強度和導(dǎo)電性。由于還存在使用中的溫度上升,所以也需要抗應(yīng)力緩和特 性。

對線切割 ( 放電加工 ) 用線要求高導(dǎo)電、高強度、耐磨耗性、高溫強度、耐久性。對接觸導(dǎo)線需要高導(dǎo)電、高強度,還要求使用中的耐久性、耐磨耗性、高溫強度。一 般稱為接觸導(dǎo)線,但是 φ20mm 的產(chǎn)品多,在本說明書中加入棒的范疇。

對焊嘴要求高導(dǎo)電、高強度、耐磨耗性、高溫強度、耐久性。

對電氣部件,例如匯流條、轉(zhuǎn)子條、接線端、電極、繼電器、功率繼電器、連接器、連 接端子、固定件等要求高導(dǎo)電、高強度。而且,螺母等的機械部件、水龍頭金屬零件通過從棒 材切削、擠壓、或鍛造制造,所以要求高導(dǎo)電、高強度、耐磨耗性。另外,在功率繼電器或使用 于電機的轉(zhuǎn)子條等的電氣部件或水龍頭用途等,從接合部的可靠性的觀點來看,作為接合 的手段,大多使用釬焊,例如需要 700°C的高溫加熱后也保持高的強度的耐熱特性。另外,在 本說明書的耐熱特性是指加熱到 500°C以上的高溫,也難以再結(jié)晶,加熱后的強度優(yōu)良的特 性。

機械部件、或水龍頭金屬零件用途進行擠壓、鍛造,在后加工中加入滾壓和局部切削。特別是,需要冷成形性、成形的容易性、高強度和耐磨耗性,要求無應(yīng)力腐蝕裂紋。而且,銅棒材的制造方法的連續(xù)鑄造軋制法的生產(chǎn)性高、成本低。一般,將通過熔 解 / 鑄造得到的一邊為幾十毫米 ( 剖面積為 1000 ~ 9000mm2、一般 4000mm2 左右 ) 的梯形、 多角形、橢圓形狀、圓筒形的鑄造棒在鑄造后連續(xù)通過 8 ~ 20 個軋制環(huán)以熱狀態(tài)軋制 ( 加 工率 70 ~ 99.5% ),得到剖面積 35 ~ 700mm2( 一般,100mm2)、剖面為圓形、橢圓形、及多角 形狀的棒材。

將該棒材進一步通過拉拔而拔出,使棒材變細,并且,通過拔絲做成線材 ( 將拔出 該棒材的拉拔和拔出線材的拔絲統(tǒng)稱記為拉拔 / 拔絲 )。或者,從棒材通過一種的擠壓 ( 一 般,稱為使其一致 ),制作匯流條或多角形、或剖面為復(fù)雜的形狀的棒材。連續(xù)鑄造軋制法基 本作為在寬的溫度范圍下的熱軋時的變形阻抗低、凝固之后熱變形能優(yōu)良的純銅電線用素 材的制造方法來使用。但是,將合金元素添加到純銅,則在熱環(huán)境下的變形阻抗變高,變形 能變差。特別是,通過元素的添加,產(chǎn)生凝固溫度范圍,固相線溫度下降,所以銅合金不適于 要求凝固之后熱變形能優(yōu)良的連續(xù)鑄造軋制。即,為了通過連續(xù)鑄造軋制來制作銅合金的 棒線材,需要熱變形阻抗低、凝固之后的熱變形能優(yōu)良。

此外,已知以合計含有 0.15 ~ 0.8mass%的 Sn 和 In,并且余量由 Cu 及不可避免的 雜質(zhì)構(gòu)成的合金組成的銅棒線材 ( 例如,參照日本專利公開 2004-137551 號公報 )。但是, 在這種銅棒線材中,強度不充分,而且,不進行連續(xù)鑄造軋制,而個別獨立進行鑄造工序、軋 制工序,所以成為高成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種稀土高性能銅線材及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種稀土高性能銅線材；由以下重量份的原料制備而成：

紫銅55～75份、鐵6～10份、碳5～8份、鉛 5～8份、錫 1.5～2.4份、鉻3.1～4.5份、錳 1～3份、鉬2～5份、鎳1.3～5.1份、硅2.3～5.4份、鎢1.5～6份、釩 2.2～2.9份、磷2～6份、硫 2.1～5.1份、鋁0.5～1份、硼1～3份、鎘1～4份、鋅 2～6份、鋯1.1～1.3份、釹1.2～4.4份、鈰 1.3～1.5份、砷2～4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)。

進一步地，所述稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、钷、釓和銪中的任意三種。

進一步地，一種稀土高性能銅線材的制備方法，包括如下步驟：

S1:稱取紫銅55～75份、鐵6～10份、碳5～8份、鉛 5～8份、錫 1.5～2.4份、鉻3.1～4.5份、錳 1～3份、鉬2～5份、鎳1.3～5.1份、硅2.3～5.4份、鎢1.5～6份、釩 2.2～2.9份、磷2～6份、硫 2.1～5.1份、鋁0.5～1份、硼1～3份、鎘1～4份、鋅 2～6份、鋯1.1～1.3份、釹1.2～4.4份、鈰 1.3～1.5份、砷2～4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)，充分?jǐn)嚢杌旌现蠹尤敫邷厝蹮挔t中進行熔煉，熔煉溫度為1000～1600℃，熔煉時間為1～3小時，得到熔融銅液；

S2:將步驟S1中所得熔融銅液再倒入連鑄設(shè)備內(nèi)，制備銅線坯；

S3:將步驟S2得到銅線坯經(jīng)冷卻拉伸和光亮退火，制成銅線材初品；

S4、將步驟S3所得銅線材初品進行酸洗之后，再進行連拉連退加工后熱處理得符合標(biāo)準(zhǔn)的銅線材成品；檢驗合格入庫。

進一步地，所述步驟S3中的光亮退火加入氮氣作保護氣,退火溫度 700 ～ 800°C,保溫時間 88～ 110 min。

進一步地，所述步驟S3中拉伸速度為900～2500m/min，退火電壓為22～135V。

進一步地，所述步驟S4中酸洗采用酸洗采用濃度為 8～ 18%的稀硫酸溶液,酸洗溫度 38 ～78°C 。

進一步地，所述步驟S4中熱處理溫度為180～700 ℃，熱處理時間5～ 22 h。

進一步地，一種稀土高性能銅線材，由以下重量份的原料制備而成：

紫銅55份、鐵6份、碳5份、鉛 5份、錫 1.5份、鉻3.6份、錳 1份、鉬5份、鎳1.3份、硅2.3份、鎢1.5份、釩 2.2份、磷6份、硫 2.1份、鋁0.5份、硼3份、鎘1份、鋅6份、鋯1.1份、釹4.4份、鈰 1.3份、砷2份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)。

進一步地，一種稀土高性能銅線材，由以下重量份的原料制備而成：

紫銅55份、鐵6份、碳5份、鉛 5份、錫 1.5份、鉻3.1份、錳 3份、鉬5份、鎳5.1份、硅2.3份、鎢6份、釩 2.2份、磷6份、硫 5.1份、鋁1份、硼3份、鎘1份、鋅 2份、鋯1.1份、釹1.2份、鈰1.5份、砷4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)。

進一步地，一種稀土高性能銅線材，由以下重量份的原料制備而成：

紫銅59份、鐵9份、碳7份、鉛6份、錫 1.7份、鉻3.9份、錳 2份、鉬4份、鎳1.8份、硅2.9份、鎢1.7份、釩 2.8份、磷5份、硫 2.7份、鋁0.6份、硼2份、鎘3份、鋅4份、鋯1.2份、釹1.8份、鈰 1.4份、砷3份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)。

本發(fā)明利用成分為紫銅、鐵、碳、鉛、錫、鉻、錳、鉬、鎳、硅、鎢、釩、磷、硫、鋁、硼、鎘、鋅、鋯、釹、鈰、砷和稀土元素制得的銅線材強度高、耐腐蝕、易切削、機械性能好,工藝相對簡單,流程易于控制,生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)效率高；改善了銅線強度的不足,并提高了銅線的導(dǎo)電性能 ;改善了銅線的耐磨性能和耐高溫性能,延長了導(dǎo)線的使用壽命。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明由以下重量份的原料制備而成：

紫銅55～75份、鐵6～10份、碳5～8份、鉛 5～8份、錫 1.5～2.4份、鉻3.1～4.5份、錳 1～3份、鉬2～5份、鎳1.3～5.1份、硅2.3～5.4份、鎢1.5～6份、釩 2.2～2.9份、磷2～6份、硫 2.1～5.1份、鋁0.5～1份、硼1～3份、鎘1～4份、鋅 2～6份、鋯1.1～1.3份、釹1.2～4.4份、鈰 1.3～1.5份、砷2～4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)。

所述稀土元素為鑭、鈰、鐠、釹、钷、釓和銪中的任意三種。

一種稀土高性能銅線材及其制備方法，包括如下步驟：

S1:稱取紫銅55～75份、鐵6～10份、碳5～8份、鉛 5～8份、錫 1.5～2.4份、鉻3.1～4.5份、錳 1～3份、鉬2～5份、鎳1.3～5.1份、硅2.3～5.4份、鎢1.5～6份、釩 2.2～2.9份、磷2～6份、硫 2.1～5.1份、鋁0.5～1份、硼1～3份、鎘1～4份、鋅 2～6份、鋯1.1～1.3份、釹1.2～4.4份、鈰 1.3～1.5份、砷2～4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)，充分?jǐn)嚢杌旌现蠹尤敫邷厝蹮挔t中進行熔煉，熔煉溫度為1000～1600℃，熔煉時間為1～3小時，得到熔融銅液；

S2:將步驟S1中所得熔融銅液再倒入連鑄設(shè)備內(nèi)，制備銅線坯；

S3:將步驟S2得到銅線坯經(jīng)冷卻拉伸和光亮退火，制成銅線材初品；

S4、將步驟S3所得銅線材初品進行酸洗之后，再進行連拉連退加工后熱處理得符合標(biāo)準(zhǔn)的銅線材成品；檢驗合格入庫。

所述步驟S3中的光亮退火加入氮氣作保護氣,退火溫度 700 ～ 800°C,保溫時間 88～ 110 min。

所述步驟S3中拉伸速度為900～2500m/min，退火電壓為22～135V。

所述步驟S4中酸洗采用酸洗采用濃度為 8～ 18%的稀硫酸溶液,酸洗溫度 38 ～78°C 。

所述步驟S4中熱處理溫度為180～700 ℃，熱處理時間5～ 22 h。

實施例1：

S1:稱取紫銅59份、鐵9份、碳7份、鉛6份、錫 1.7份、鉻3.9份、錳 2份、鉬4份、鎳1.8份、硅2.9份、鎢1.7份、釩 2.8份、磷5份、硫 2.7份、鋁0.6份、硼2份、鎘3份、鋅4份、鋯1.2份、釹1.8份、鈰 1.4份、砷3份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)，充分?jǐn)嚢杌旌现蠹尤敫邷厝蹮挔t中進行熔煉，熔煉溫度為1600℃，熔煉時間為3小時，得到熔融銅液；

S2:將步驟S1中所得熔融銅液再倒入連鑄設(shè)備內(nèi)，制備銅線坯；

S3:將步驟S2得到銅線坯經(jīng)冷卻拉伸和光亮退火，制成銅線材初品；

S4、將步驟S3所得銅線材初品進行酸洗之后，再進行連拉連退加工后熱處理得符合標(biāo)準(zhǔn)的銅線材成品；檢驗合格入庫。

所述步驟S3中的光亮退火加入氮氣作保護氣,退火溫度800°C,保溫時間110 min。

所述步驟S3中拉伸速度為2500m/min，退火電壓為135V。

所述步驟S4中酸洗采用酸洗采用濃度為18%的稀硫酸溶液,酸洗溫度78°C 。

所述步驟S4中熱處理溫度為700 ℃，熱處理時間22 h。

實施例2：

S1:稱取紫銅55份、鐵6份、碳5份、鉛 5份、錫 1.5份、鉻3.1份、錳 3份、鉬5份、鎳5.1份、硅2.3份、鎢6份、釩 2.2份、磷6份、硫 5.1份、鋁1份、硼3份、鎘1份、鋅 2份、鋯1.1份、釹1.2份、鈰1.5份、砷4份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)，充分?jǐn)嚢杌旌现蠹尤敫邷厝蹮挔t中進行熔煉，熔煉溫度為1000℃，熔煉時間為1小時，得到熔融銅液；

S2:將步驟S1中所得熔融銅液再倒入連鑄設(shè)備內(nèi)，制備銅線坯；

S3:將步驟S2得到銅線坯經(jīng)冷卻拉伸和光亮退火，制成銅線材初品；

S4、將步驟S3所得銅線材初品進行酸洗之后，再進行連拉連退加工后熱處理得符合標(biāo)準(zhǔn)的銅線材成品；檢驗合格入庫。

所述步驟S3中的光亮退火加入氮氣作保護氣,退火溫度 700°C,保溫時間 88min。

所述步驟S3中拉伸速度為900m/min，退火電壓為22V。

所述步驟S4中酸洗采用酸洗采用濃度為 8%的稀硫酸溶液,酸洗溫度 38°C 。

所述步驟S4中熱處理溫度為180 ℃，熱處理時間5h。

實施例3：

S1:稱取紫銅55份、鐵6份、碳5份、鉛 5份、錫 1.5份、鉻3.6份、錳 1份、鉬5份、鎳1.3份、硅2.3份、鎢1.5份、釩 2.2份、磷6份、硫 2.1份、鋁0.5份、硼3份、鎘1份、鋅6份、鋯1.1份、釹4.4份、鈰 1.3份、砷2份和稀土元素，不可避免雜質(zhì)，充分?jǐn)嚢杌旌现蠹尤敫邷厝蹮挔t中進行熔煉，熔煉溫度為1500℃，熔煉時間為2小時，得到熔融銅液；

S2:將步驟S1中所得熔融銅液再倒入連鑄設(shè)備內(nèi)，制備銅線坯；

S3:將步驟S2得到銅線坯經(jīng)冷卻拉伸和光亮退火，制成銅線材初品；

S4、將步驟S3所得銅線材初品進行酸洗之后，再進行連拉連退加工后熱處理得符合標(biāo)準(zhǔn)的銅線材成品；檢驗合格入庫。

所述步驟S3中的光亮退火加入氮氣作保護氣,退火溫度780°C,保溫時間 99 min。

所述步驟S3中拉伸速度為1500m/min，退火電壓為111V。

所述步驟S4中酸洗采用酸洗采用濃度為 15%的稀硫酸溶液,酸洗溫度 44°C 。

所述步驟S4中熱處理溫度為222 ℃，熱處理時間15h。

本發(fā)明利用成分為紫銅、鐵、碳、鉛、錫、鉻、錳、鉬、鎳、硅、鎢、釩、磷、硫、鋁、硼、鎘、鋅、鋯、釹、鈰、砷和稀土元素制得的銅線材強度高、耐腐蝕、易切削、機械性能好,工藝相對簡單,流程易于控制,生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)效率高；改善了銅線強度的不足,并提高了銅線的導(dǎo)電性能 ;改善了銅線的耐磨性能和耐高溫性能,延長了導(dǎo)線的使用壽命。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。