一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，尤其是一種微細(xì)銅銀合金線材的短流程制備方法。
技術(shù)背景
[0002]銅銀合金為含銀(一般銀的質(zhì)量百分含量為0.02%?30% )的銅基二元合金，具有良好的導(dǎo)電性能、高的強(qiáng)度和高的軟化溫度等優(yōu)異性能，是電力電子、航空航天、交通機(jī)械、國(guó)防軍工以及日常生活等領(lǐng)域用途廣闊的金屬功能材料，其線材制品廣泛用作大型高速渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線、高速列車用接觸線、尖端數(shù)字通訊設(shè)備用信號(hào)傳輸線、高保真導(dǎo)線、超高磁場(chǎng)用水冷導(dǎo)線、微電機(jī)線圈繞組等，市場(chǎng)需求較大。
[0003]目前銅銀合金線材的主要生產(chǎn)工藝包括連鑄連軋法、上引連鑄法和連續(xù)擠壓法等。連鑄連軋法是采用下引或者水平冷型連鑄技術(shù)生產(chǎn)銅銀合金線坯，然后進(jìn)行余溫連軋或者冷連軋成形銅銀合金線材；采用連鑄連軋法生產(chǎn)的銅銀合金線材含氧量高，成分均勻性較差，易在晶界上形成脆性的氧化亞銅，造成銅銀合金線材抗彎折性能不良、抗疲勞性能差，后續(xù)拉拔等塑性加工性能不好，難以獲得高質(zhì)量的精密銅銀合金線材，且連鑄連軋?jiān)O(shè)備龐大、投資大。上引連鑄法采用上引冷型連鑄技術(shù)制備銅銀合金線坯，后續(xù)多道次的冷軋以及多道次的連續(xù)拉拔成形銅銀合金線材；采用上引連鑄法生產(chǎn)的銅銀合金線材容易出現(xiàn)內(nèi)部殘余應(yīng)力、成分偏析、晶粒粗大、鑄造組織疏松以及表面裂紋等缺陷，造成使用中斷線事故時(shí)有發(fā)生，并且上引連鑄的工藝參數(shù)難以穩(wěn)定控制，易出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，造成銅銀合金線材強(qiáng)度低，平直度、耐磨性和抗蠕變能力差，質(zhì)量和性能難以滿足高標(biāo)準(zhǔn)使用要求等。連續(xù)擠壓法是采用上引冷型連鑄技術(shù)制備銅銀合金線坯，后續(xù)連續(xù)擠壓法成形銅銀合金線材；采用連續(xù)擠壓法生產(chǎn)的銅銀合金線材表面易產(chǎn)生不易消除的氣泡，所使用的上引冷型連鑄銅銀合金線坯含有氣泡和夾雜物導(dǎo)致在連續(xù)擠壓過(guò)程中易發(fā)生脆斷，并且連續(xù)擠壓采用的模具使用壽命低，消耗量大，生產(chǎn)成本高。
[0004]由上可知，目前的銅銀合金線坯都是采用冷型連鑄技術(shù)制備的，由于冷型連鑄的鑄型溫度遠(yuǎn)低于合金的固相線溫度，為冷卻鑄型，將獲得從鑄坯表面往芯部的凝固組織分別為細(xì)小等軸晶、垂直于表面的柱狀晶和粗大等軸晶的鑄坯，鑄坯內(nèi)部容易出現(xiàn)偏析、疏松、縮孔等缺陷，塑性加工性能普遍不好，鑄坯表面質(zhì)量較差，后續(xù)變形前一般需要增加銑面等工序，不僅增加了能耗與投資設(shè)備、提高了生產(chǎn)成本，所成形線材的質(zhì)量及穩(wěn)定性較差，降低了材料利用率、成品率與生產(chǎn)率。特別是，銅銀合金一般都具有較寬的固液兩相區(qū)(部分銅銀合金的固相線和液相線之間的溫度差可達(dá)200°C以上)，常常導(dǎo)致采用冷型連鑄技術(shù)難以制備高質(zhì)量的銅銀合金線坯。
[0005]本申請(qǐng)發(fā)明人等提出的溫型連鑄方法[見(jiàn):劉雪峰，等.一種溫型鑄造方法.中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?01310140939.3，申請(qǐng)日2013-04-22]是新近開(kāi)發(fā)的一種金屬高效連鑄制備新技術(shù)，其原理是通過(guò)將連鑄的鑄型溫度控制在金屬的低熱溫度區(qū)域(即通過(guò)對(duì)鑄型進(jìn)行加熱，使鑄型溫度保持在低于金屬的固相線溫度且高于冷卻鑄型溫度的范圍內(nèi))，構(gòu)成低熱鑄型，并在鑄型出口附近對(duì)已凝固金屬進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，使金屬在離開(kāi)鑄型出口前完成凝固，實(shí)現(xiàn)連鑄成形。該方法可在高溫度梯度、低能耗條件下實(shí)現(xiàn)金屬線坯的短流程高效連鑄，金屬線坯表面質(zhì)量?jī)?yōu)良(光潔度好、無(wú)裂紋等缺陷)，內(nèi)部組織致密(無(wú)疏松、縮孔等)，可不進(jìn)行銑面直接進(jìn)行冷加工成形；金屬線坯具有軸向取向度高的柱狀晶組織，十分有利于后續(xù)冷加工(如軋制、拉拔)的軸向延伸變形，且有利于提高導(dǎo)電、強(qiáng)度、耐蝕和耐彎折等性能；金屬線坯成分均勻，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性好。
[0006]因此，溫型連鑄方法為銅銀合金線材的短流程、高效制備提供了嶄新的途徑，以該發(fā)明專利為基礎(chǔ)，可以開(kāi)發(fā)銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)銅銀合金線材現(xiàn)有生產(chǎn)方法的工藝流程長(zhǎng)，能耗高，成材率低，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品的質(zhì)量和性能難以滿足使用要求等問(wèn)題，為高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)銅銀合金線材，提高成材率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，提供一種運(yùn)用溫型連鑄方法并結(jié)合特定的成形加工工藝和退火工藝的銅銀合金線材短流程高效生產(chǎn)方法。
[0008]一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，具體工藝如下:
[0009]采用溫型連鑄方法制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑I?30mm的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為I?600mm/min，溫型連鑄方法可以是下拉溫型連鑄法、弧形溫型連鑄法、水平溫型連鑄法或上引溫型連鑄法中的任何一種；對(duì)于直徑15?30mm的線坯，在室溫或低于線坯再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下進(jìn)行軋制，乳制道次為I?12，獲得直徑8?15mm的銅銀合金線材，然后采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；對(duì)于直徑I?15mm的線還，直接采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；根據(jù)需要在粗拉和精拉過(guò)程中可以施加I?2次的中間退火，其退火溫度低于線材的再結(jié)晶溫度20?
50°C、退火時(shí)間I?3h。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]1、采用溫型連鑄方法生產(chǎn)的銅銀合金作為線坯，由于該線坯表面質(zhì)量高，內(nèi)部組織致密，不需進(jìn)行銑面可直接進(jìn)行后續(xù)塑性加工(軋制和拉拔)，提高了材料利用率，減少了工序，提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本。
[0012]2、本發(fā)明所提供的生產(chǎn)方法其后續(xù)加工工藝與傳統(tǒng)銅銀合金線材生產(chǎn)方法相比，有利于顯著提高生產(chǎn)效率，獲得高性能的線材。傳統(tǒng)基于冷型連鑄方法生產(chǎn)采用的銅銀合金線坯為發(fā)達(dá)的徑向柱狀晶組織，此種線坯由于塑性加工性能較差，可在不退火的情況下連續(xù)進(jìn)行冷加工的變形量較小，因此生產(chǎn)效率較低；而本發(fā)明所采用的線坯具有軸向取向度高的柱狀晶組織，在軸向延伸加工(軋制和拉拔)過(guò)程中，能保持較好的塑性加工能力而無(wú)需中間退火處理，因此生產(chǎn)效率高，且有利于提高線材的導(dǎo)電、強(qiáng)度、耐蝕和耐彎折等性會(huì)K。
[0013]3、本發(fā)明所提供的生產(chǎn)方法與傳統(tǒng)冷型連鑄方法生產(chǎn)銅銀合金線材相比，退火次數(shù)顯著減少，退火溫度也顯著降低，甚至無(wú)需中間退火，因此不僅更加有利于節(jié)約能源，縮短流程，而且有利于提高生產(chǎn)效率。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以下實(shí)施例所作的任何非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1200 0C、低熱鑄型溫度700 0C、冷卻水流量600L/h、拉坯速度200mm/min的條件下，制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)12道次的粗拉，獲得直徑1.3mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為200°C X 180min ;再精拉到直徑為40 μm的銅銀2合金線材。
[0017]實(shí)施例2:
[0018]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1250 °C、低熱鑄型溫度800 0C、冷卻水流量400L/h、拉坯速度100mm/min的條件下，制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)8道次的粗拉，獲得直徑2.6mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為250°C X 120min ;再精拉到直徑為30 μm的銅銀2合金線材。
[0019]實(shí)施例3:
[0020]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1150 °C、低熱鑄型溫度900 0C、冷卻水流量500L/h、拉坯速度150mm/min的條件下，制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)10道次的粗拉，獲得直徑1.8mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為220°C X 150min ;再精拉到直徑為50 μm的銅銀2合金線材。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，其特征在于，采用溫型連鑄方法制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑I?30_的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為I?600mm/min ;對(duì)于直徑15?30mm的線還，在室溫或低于線還再結(jié)晶溫度20?50°C的溫度下進(jìn)行軋制，乳制道次為I?12，獲得直徑8?15_的銅銀合金線材，然后采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；對(duì)于直徑I?15mm的線坯，直接采用拉拔的方法，在室溫下經(jīng)過(guò)7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材。
2.如權(quán)利要求1所述一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，其特征在于，所述溫型連鑄方法是下拉溫型連鑄法、弧形溫型連鑄法、水平溫型連鑄法或上引溫型連鑄法中的任何一種。
3.如權(quán)利要求1所述一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，其特征在于，在所述粗拉和所述精拉過(guò)程中施加I?2次的中間退火，其退火溫度低于銅銀合金線材的再結(jié)晶溫度20?50 °C、退火時(shí)間I?3h。
【專利摘要】一種銅銀合金線材的短流程高效生產(chǎn)方法，屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域。其特征是，采用溫型連鑄方法制備出具有沿長(zhǎng)度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1～30mm的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為1～600mm/min；在室溫或低于線坯再結(jié)晶溫度20～50℃的溫度下對(duì)線坯進(jìn)行軋制或粗拉，再精拉到直徑為10～50μm的線材。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為采用溫型連鑄方法制備具有軸向取向度高的柱狀晶組織的銅銀合金線坯，其冷加工延伸變形能力優(yōu)良，在線材拉拔過(guò)程中不易拉斷，甚至可以省去中間退火工序，工藝流程短、材料利用率高、節(jié)約能源、生產(chǎn)效率高、成本低，且線材的質(zhì)量和性能優(yōu)異。
【IPC分類】C22F1-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104818443
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510159108
【發(fā)明人】劉雪峰, 伍偉玉, 時(shí)來(lái)鑫, 藺佳偉, 羅繼輝, 程長(zhǎng)飛, 張強(qiáng), 趙慧敏, 謝建新
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日