一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制備方法，由中心層和包裹中心層的包裹層組成，所述中心層為鋁合金層，所述包裹層為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn2.0～5.0％、Cr0.2～0.7％、Te0.1～0.75％、B0.06～0.75％、Mg0.01～0.6％、Zr0.01～0.4％、Ni0.05～0.75％、Fe＜0.15％，其余為銅及總量不大于0.4％的雜質(zhì)。本發(fā)明在保證導(dǎo)線良好的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度的同時(shí)，突出提高了其抗腐蝕性和耐磨性，提高了使用壽命，確保安全性，適合高速化鐵路對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料各項(xiàng)性能的要求。
【專利說明】
一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的金屬材料組成及其結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國(guó)鐵路建設(shè)已進(jìn)入全面、快速、高質(zhì)量的發(fā)展時(shí)期，高速鐵路是主要的發(fā)展方向，隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料的性能提出愈來愈高的要求，其中之一就是接觸網(wǎng)導(dǎo)線的材料問題。目前我國(guó)接觸網(wǎng)導(dǎo)線用材有冷乳純銅、鋁鋼復(fù)合線、錫銅、銀銅、錫銀銅等合金線，作為鐵路電氣化接觸網(wǎng)用的導(dǎo)線合金材料的各項(xiàng)要求有高導(dǎo)電性、較高的抗拉強(qiáng)度、較高的軟化溫度、較好的抗疲勞振動(dòng)性、良好的耐磨性能和耐腐蝕性，而現(xiàn)有的接觸網(wǎng)導(dǎo)線突出存在的問題是耐腐蝕性及耐磨性難達(dá)標(biāo)，致使接觸網(wǎng)導(dǎo)線使用壽命短，且在使用過程中存在安全隱患，特別是我國(guó)鐵路高速化發(fā)展的今天，以往的接觸網(wǎng)導(dǎo)線已不適應(yīng)高速鐵路發(fā)展的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線及其制備方法，在保證導(dǎo)線良好的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度的同時(shí)突出提高了其抗腐蝕性和耐磨性性，提高了使用壽命，確保安全性，適合高速化鐵路對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線材料各項(xiàng)性能的要求。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，由中心層和包裹中心層的包裹層組成，所述中心層為鋁合金層，所述包裹層為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成 Sn 2.0 ?5.0%、Cr0.2 ?0.7%、Te 0.1 ?0.75%、B 0.06 ?0.75%、Mg0.01 ?0.6%, Zr 0.01 ?0.4%、N1.05 ?0.75%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0005]進(jìn)一步地，所述中心層的截面為圓形。
[0006]進(jìn)一步地，所述包裹層為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.5?5.0%,Cr0.2 ?0.6%、Te 0.1 ?0.7%,B 0.06 ?0.6%、Mg 0.01 ?0.5%,Zr 0.01 ?0.35%、N1.05?0.6%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0007]進(jìn)一步地，所述包裹層為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.8?4%、Cr0.3 ?0.5%、Te 0.2?0.6%、Β 0.08?0.5%、Mg 0.05 ?0.35%、Zr 0.02 ?0.32%、N1.05?0.45%, Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0008]進(jìn)一步地，所述包裹層為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.8?3.8%,Cr0.32 ?0.45%、Te 0.26 ?0.48%、B 0.08 ?0.35%、Mg 0.07 ?0.30%、Zr 0.06 ?0.25%、N1.05?0.32%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0009]進(jìn)一步地，所述總量不大于0.4%的雜質(zhì)中，Pb < 0.02%、Bi < 0.01%^ Sb <0.01%。
[0010]本發(fā)明還提供了一種上述高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1)烘干:按銅合金成分含量配比稱取各組份原料進(jìn)行烘干以除去原料中的水分，烘干溫度為105°C — 120°C，烘干時(shí)間10小時(shí)；
2)熔煉:將熔爐預(yù)先加熱至350°C_400°C保持lOmin，接著將銅合金各組份原料投入熔爐后逐漸升溫，升溫速度控制在6°C /min,待合金原料開始融化，在合金表面撒上米糠作為覆蓋劑，撒入的米糠以覆蓋合金液表面為準(zhǔn)，其中升至熔煉溫度IlOOcC -1250°C，保溫30min，得到銅合金溶液；
3)檢測(cè):采用光譜儀對(duì)熔煉好的銅合金水進(jìn)行檢測(cè)成分檢測(cè)，以確定各組份在配比要求范圍內(nèi)；
4)精煉:將熔爐繼續(xù)升溫至1450°C_1550°C，采用石墨棒對(duì)合金溶液進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間為30min-45min，精煉完成后保溫；
5)鑄造:將模具預(yù)熱預(yù)熱至350°C-400°C，將精煉好的銅合金溶液在1200°C -1300°C的溫度下澆入鑄造模具內(nèi)，自然冷卻至室溫得鑄件；
6)熱乳:將鑄件加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行一次固溶處理，再將合金加熱至800°C _900°C，實(shí)施應(yīng)變量為40%-70%的熱乳；
7)拉拔:將熱乳后的合金加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行二次固溶處理，于室溫下實(shí)施應(yīng)變量為70%-85%的拉拔；
8)時(shí)效:將拉拔后的合金于300°C_500°C保溫lh-5h后，水淬，制得銅合金導(dǎo)線，最后對(duì)合金導(dǎo)線進(jìn)行表面處理，按標(biāo)準(zhǔn)包裝。
[0011]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:導(dǎo)線采用內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，兼顧并提高了材料各項(xiàng)性能，以適應(yīng)高速化鐵路金屬接觸網(wǎng)發(fā)展的需要，其中在導(dǎo)線的銅合金外包層中配比加入Cr、Te、B、Mg、Zr等元素材料保證其良好的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度及塑性，突出特點(diǎn)在于在銅合金中配比加入Sn、Ni，提高了金屬網(wǎng)導(dǎo)線的耐腐蝕性和耐磨性性，同時(shí)導(dǎo)線中心設(shè)置截面為圓形的鋁合金中心層，提高了導(dǎo)線的傳熱導(dǎo)電效果，該鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線各項(xiàng)性能完善并加上結(jié)構(gòu)的同步改進(jìn)，可在惡劣環(huán)境中正常使用，且使用壽命長(zhǎng)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的截面示意圖。
[0013]其中:1、包裹層；2、中心層。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明涉及一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，由中心層2和包裹中心層2的包裹層I組成，所述中心層2為鋁合金層，所述包裹層I為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成 Sn 2.0 ?5.0%、Cr0.2 ?0.7%、Te 0.1 ?0.75%、B 0.06 ?0.75%、Mg
0.01 ?0.6%, Zr 0.01 ?0.4%、N1.05 ?0.75%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)，其中所述中心層2的截面為圓形。
[0016]作為優(yōu)選地，所述包裹層I為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.5?
5.0%、Cr0.2 ?0.6%、Te 0.1 ?0.7%、B 0.06 ?0.6%、Mg 0.01 ?0.5%、Zr 0.01 ?
0.35%、N1.05?0.6%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0017]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述包裹層I為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn2.8 ?4 %、Cr0.3 ?0.5 %、Te 0.2 ?0.6 %、B 0.08 ?0.5 %、Mg 0.05 ?0.35 %、Zr
0.02?0.32%、N1.05?0.45%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0018]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述包裹層I為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn
2.8 ?3.8%、Cr0.32 ?0.45%、Te 0.26?0.48%、Β 0.08 ?0.35%、Mg 0.07 ?0.30%、Zr 0.06?0.25%、N1.05?0.32%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。
[0019]同時(shí)，所述總量不大于0.4%的雜質(zhì)中，Pb < 0.02%、Bi < 0.01% ^ Sb <
0.01%。
[0020]一種上述高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的制備方法，包括以下步驟:
1)烘干:按銅合金成分含量配比稱取各組份原料進(jìn)行烘干以除去原料中的水分，烘干溫度為105°c — 120°C，烘干時(shí)間10小時(shí)；
2)熔煉:將熔爐預(yù)先加熱至350°C_400°C保持lOmin，接著將銅合金各組份原料投入熔爐后逐漸升溫，升溫速度控制在6°C /min,待合金原料開始融化，在合金表面撒上米糠作為覆蓋劑，撒入的米糠以覆蓋合金液表面為準(zhǔn)，其中升至熔煉溫度IlOOcC -1250°C，保溫30min，得到銅合金溶液；
3)檢測(cè):采用光譜儀對(duì)熔煉好的銅合金水進(jìn)行檢測(cè)成分檢測(cè)，以確定各組份在配比要求范圍內(nèi)；
4)精煉:將熔爐繼續(xù)升溫至1450°C_1550°C，采用石墨棒對(duì)合金溶液進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間為30min-45min，精煉完成后保溫；
5)鑄造:將模具預(yù)熱預(yù)熱至350°C-400°C，將精煉好的銅合金溶液在1200°C -1300°C的溫度下澆入鑄造模具內(nèi)，自然冷卻至室溫得鑄件；
6)熱乳:將鑄件加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行一次固溶處理，再將合金加熱至800°C _900°C，實(shí)施應(yīng)變量為40%-70%的熱乳；
7)拉拔:將熱乳后的合金加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行二次固溶處理，于室溫下實(shí)施應(yīng)變量為70%-85%的拉拔；
8)時(shí)效:將拉拔后的合金于300°C_500°C保溫lh-5h后，水淬，制得銅合金導(dǎo)線，最后對(duì)合金導(dǎo)線進(jìn)行表面處理，按標(biāo)準(zhǔn)包裝。
[0021]綜上所述，本發(fā)明在導(dǎo)線的銅合金外包層的合金中加入微量元素的Cr、Te、B、Mg、Zr，金屬網(wǎng)導(dǎo)線具良好的導(dǎo)電率、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度及塑性，且在銅合金中配比加入Sn、Ni，其中Sn可改善材料的耐腐蝕性能和提高耐磨性能，而Ni可以提高材料的機(jī)械性能并提高材料的抗腐蝕性能，在實(shí)際合金中各元素可以按照不同的百分比進(jìn)行配比，得到不同性能的銅合金導(dǎo)線，以滿足實(shí)際使用中的不同需求。
[0022]實(shí)施例1
結(jié)合具體配比:Sn2.8%、Cr0.32%、Te 0.26%、B 0.08%、Mg 0.07%^ Zr 0.06%^N1.05%、雜質(zhì)成分Fe、Pb、B1、Sb的總量0.12%，余量為銅制得的銅合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度ob> 540 (MPa)，導(dǎo)電率(IACS)78%，塑性δ 5為11 %，且其耐腐蝕性能和耐磨性能有顯著提高，同時(shí)導(dǎo)線的中心設(shè)置圓形的鋁合金層，提高了導(dǎo)線的傳熱導(dǎo)電效果，內(nèi)外雙層線體結(jié)構(gòu)，兼顧并提高了導(dǎo)線材料各項(xiàng)性能，使得鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線各項(xiàng)性能完善并加上結(jié)構(gòu)的同步改進(jìn)，可在惡劣環(huán)境中正常使用，且使用壽命長(zhǎng)。
[0023]實(shí)例例2
結(jié)合具體配比:Sn 3.1%^ Cr0.38%^ Te 0.36%、B 0.18%、Mg 0.1%、Zr 0.12%、N1.23%、雜質(zhì)成分Fe、Pb、B1、Sb的總量0.13%，余量為銅制得的銅合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度ob> 560 (MPa)，導(dǎo)電率(IACS)83%，塑性δ 5為13%，且其耐腐蝕性能和耐磨性能有顯著提高，同時(shí)導(dǎo)線的中心設(shè)置圓形的鋁合金層，提高了導(dǎo)線的傳熱導(dǎo)電效果，內(nèi)外雙層線體結(jié)構(gòu)，兼顧并提高了導(dǎo)線材料各項(xiàng)性能，使得鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線各項(xiàng)性能完善并加上結(jié)構(gòu)的同步改進(jìn)，可在惡劣環(huán)境中正常使用，且使用壽命長(zhǎng)。
[0024]實(shí)例例3
結(jié)合具體配比:Sn 3.8%、Cr0.45%、Te 0.48%、B 0.35%、Mg 0.30%、Zr 0.25%、N1.32%、雜質(zhì)成分Fe、Pb、B1、Sb的總量0.5%，余量為銅制得的銅合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度582 (MPa)，導(dǎo)電率(IACS) 72%，塑性δ 5為15%，其耐腐蝕性能和耐磨性能好，可在惡劣環(huán)境中正常使用，且使用壽命長(zhǎng)。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，由中心層(2 )和包裹中心層(2 )的包裹層(I)組成，其特征在于，所述中心層(2)為鋁合金層，所述包裹層(I)為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成 Sn 2.0 ?5.0%、Cr0.2 ?0.7%、Te 0.1 ?0.75%、B 0.06 ?0.75%、Mg0.01 ?0.6%, Zr 0.01 ?0.4%、N1.05 ?0.75%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述中心層(2)的截面為圓形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述包裹層(I)為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.5?5.0%, Cr0.2?0.6%、Te 0.1?0.7 %、B 0.06 ?0.6 %、Mg 0.01 ?0.5 %、Zr 0.01 ?0.35 %、N1.05 ?0.6 %、Fe< 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)耐腐蝕導(dǎo)線，其特征在于，所述包裹層(I)為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.8?4%、Cr0.3?0.5%、Te0.2 ?0.6%、B 0.08 ?0.5%、Mg 0.05 ?0.35%、Zr 0.02 ?0.32%、N1.05 ?0.45%、Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述包裹層(I)為合金材料層，其化學(xué)成分的百分比組成Sn 2.8?3.8%、Cr0.32?0.45%、Te0.26 ?0.48 %、B 0.08 ?0.35 %、Mg 0.07 ?0.30 %、Zr 0.06 ?0.25 %、N1.05 ?0.32%, Fe < 0.15%，其余為銅及總量不大于0.4%的雜質(zhì)。6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線，其特征在于，所述總量不大于 0.4%的雜質(zhì)中，Pb < 0.02%^Bi < 0.01%^ Sb < 0.01%。7.—種權(quán)利要求1所述的一種高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: ⑴烘干:按銅合金成分含量配比稱取各組份原料進(jìn)行烘干以除去原料中的水分，烘干溫度為105°C — 120°C，烘干時(shí)間10小時(shí)； ⑵熔煉:將熔爐預(yù)先加熱至350°C -400°C保持lOmin，接著將銅合金各組份原料投入熔爐后逐漸升溫，升溫速度控制在6°C /min，待合金原料開始融化，在合金表面撒上米糠作為覆蓋劑，撒入的米糠以覆蓋合金液表面為準(zhǔn)，其中升至熔煉溫度IlOOcC -1250°C，保溫30min，得到銅合金溶液； ⑶檢測(cè):采用光譜儀對(duì)熔煉好的銅合金水進(jìn)行檢測(cè)成分檢測(cè)，以確定各組份在配比要求范圍內(nèi)； ⑷精煉:將熔爐繼續(xù)升溫至1450°C _1550°C，采用石墨棒對(duì)合金溶液進(jìn)行攪拌，精煉時(shí)間為30min-45min，精煉完成后保溫； (5)鑄造:將模具預(yù)熱至350°C-400°C，將精煉好的銅合金溶液在1200°C -1300°C的溫度下澆入鑄造模具內(nèi)，自然冷卻至室溫得鑄件； (6)熱乳:將鑄件加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行一次固溶處理，再將合金加熱至800°C _900°C，實(shí)施應(yīng)變量為40%-70%的熱乳； (7)拉拔:將熱乳后的合金加熱至900°C-1100°C，保溫45min-60min，水淬，進(jìn)行二次固溶處理，于室溫下實(shí)施應(yīng)變量為70%-85%的拉拔； (8)時(shí)效:將拉拔后的合金于300°C _500°C保溫lh-5h后，水淬，制得銅合金導(dǎo)線，最后對(duì)合金導(dǎo)線進(jìn)行表面處理，按標(biāo)準(zhǔn)包裝。
【文檔編號(hào)】C22C9/02GK106057268SQ201510386530
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日
【發(fā)明人】袁關(guān)興, 成羽
【申請(qǐng)人】杭州星冠新材料有限公司