CN104818443A - 一种铜银合金线材的短流程高效生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，属于金属材料制备技术领域。其特征是，采用温型连铸方法制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径1～30mm的铜银合金线坯，温型连铸的拉坯速度为1～600mm/min；在室温或低于线坯再结晶温度20～50℃的温度下对线坯进行轧制或粗拉，再精拉到直径为10～50μm的线材。本发明的优点为采用温型连铸方法制备具有轴向取向度高的柱状晶组织的铜银合金线坯，其冷加工延伸变形能力优良，在线材拉拔过程中不易拉断，甚至可以省去中间退火工序，工艺流程短、材料利用率高、节约能源、生产效率高、成本低，且线材的质量和性能优异。

Description

一种铜银合金线材的短流程高效生产方法

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，尤其是一种微细铜银合金线材的短流程制备方法。

技术背景

铜银合金为含银(一般银的质量百分含量为0.02％～30％)的铜基二元合金，具有良好的导电性能、高的强度和高的软化温度等优异性能，是电力电子、航空航天、交通机械、国防军工以及日常生活等领域用途广阔的金属功能材料，其线材制品广泛用作大型高速涡轮发电机转子导线、高速列车用接触线、尖端数字通讯设备用信号传输线、高保真导线、超高磁场用水冷导线、微电机线圈绕组等，市场需求较大。

目前铜银合金线材的主要生产工艺包括连铸连轧法、上引连铸法和连续挤压法等。连铸连轧法是采用下引或者水平冷型连铸技术生产铜银合金线坯，然后进行余温连轧或者冷连轧成形铜银合金线材；采用连铸连轧法生产的铜银合金线材含氧量高，成分均匀性较差，易在晶界上形成脆性的氧化亚铜，造成铜银合金线材抗弯折性能不良、抗疲劳性能差，后续拉拔等塑性加工性能不好，难以获得高质量的精密铜银合金线材，且连铸连轧设备庞大、投资大。上引连铸法采用上引冷型连铸技术制备铜银合金线坯，后续多道次的冷轧以及多道次的连续拉拔成形铜银合金线材；采用上引连铸法生产的铜银合金线材容易出现内部残余应力、成分偏析、晶粒粗大、铸造组织疏松以及表面裂纹等缺陷，造成使用中断线事故时有发生，并且上引连铸的工艺参数难以稳定控制，易出现波动，导致产品质量不稳定，造成铜银合金线材强度低，平直度、耐磨性和抗蠕变能力差，质量和性能难以满足高标准使用要求等。连续挤压法是采用上引冷型连铸技术制备铜银合金线坯，后续连续挤压法成形铜银合金线材；采用连续挤压法生产的铜银合金线材表面易产生不易消除的气泡，所使用的上引冷型连铸铜银合金线坯含有气泡和夹杂物导致在连续挤压过程中易发生脆断，并且连续挤压采用的模具使用寿命低，消耗量大，生产成本高。

由上可知，目前的铜银合金线坯都是采用冷型连铸技术制备的，由于冷型连铸的铸型温度远低于合金的固相线温度，为冷却铸型，将获得从铸坯表面往芯部的凝固组织分别为细小等轴晶、垂直于表面的柱状晶和粗大等轴晶的铸坯，铸坯内部容易出现偏析、疏松、缩孔等缺陷，塑性加工性能普遍不好，铸坯表面质量较差，后续变形前一般需要增加铣面等工序，不仅增加了能耗与投资设备、提高了生产成本，所成形线材的质量及稳定性较差，降低了材料利用率、成品率与生产率。特别是，铜银合金一般都具有较宽的固液两相区(部分铜银合金的固相线和液相线之间的温度差可达200℃以上)，常常导致采用冷型连铸技术难以制备高质量的铜银合金线坯。

本申请发明人等提出的温型连铸方法[见：刘雪峰，等.一种温型铸造方法.中国发明专利，申请号201310140939.3，申请日2013-04-22]是新近开发的一种金属高效连铸制备新技术，其原理是通过将连铸的铸型温度控制在金属的低热温度区域(即通过对铸型进行加热，使铸型温度保持在低于金属的固相线温度且高于冷却铸型温度的范围内)，构成低热铸型，并在铸型出口附近对已凝固金属进行强制冷却，使金属在离开铸型出口前完成凝固，实现连铸成形。该方法可在高温度梯度、低能耗条件下实现金属线坯的短流程高效连铸，金属线坯表面质量优良(光洁度好、无裂纹等缺陷)，内部组织致密(无疏松、缩孔等)，可不进行铣面直接进行冷加工成形；金属线坯具有轴向取向度高的柱状晶组织，十分有利于后续冷加工(如轧制、拉拔)的轴向延伸变形，且有利于提高导电、强度、耐蚀和耐弯折等性能；金属线坯成分均匀，产品质量的一致性和稳定性好。

因此，温型连铸方法为铜银合金线材的短流程、高效制备提供了崭新的途径，以该发明专利为基础，可以开发铜银合金线材的短流程高效生产方法。

发明内容

本发明的目的是针对铜银合金线材现有生产方法的工艺流程长，能耗高，成材率低，生产成本高，产品的质量和性能难以满足使用要求等问题，为高效生产优质铜银合金线材，提高成材率，降低生产成本，提高产品质量和性能，提供一种运用温型连铸方法并结合特定的成形加工工艺和退火工艺的铜银合金线材短流程高效生产方法。

一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，具体工艺如下：

采用温型连铸方法制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径1～30mm的铜银合金线坯，温型连铸的拉坯速度为1～600mm/min，温型连铸方法可以是下拉温型连铸法、弧形温型连铸法、水平温型连铸法或上引温型连铸法中的任何一种；对于直径15～30mm的线坯，在室温或低于线坯再结晶温度20～50℃的温度下进行轧制，轧制道次为1～12，获得直径8～15mm的铜银合金线材，然后采用拉拔的方法，在室温下经过7～12道次的粗拉，再精拉到直径为10～50μm的线材；对于直径1～15mm的线坯，直接采用拉拔的方法，在室温下经过7～12道次的粗拉，再精拉到直径为10～50μm的线材；根据需要在粗拉和精拉过程中可以施加1～2次的中间退火，其退火温度低于线材的再结晶温度20～50℃、退火时间1～3h。

本发明的优点在于：

1、采用温型连铸方法生产的铜银合金作为线坯，由于该线坯表面质量高，内部组织致密，不需进行铣面可直接进行后续塑性加工(轧制和拉拔)，提高了材料利用率，减少了工序，提高了成材率，降低了生产成本。

2、本发明所提供的生产方法其后续加工工艺与传统铜银合金线材生产方法相比，有利于显著提高生产效率，获得高性能的线材。传统基于冷型连铸方法生产采用的铜银合金线坯为发达的径向柱状晶组织，此种线坯由于塑性加工性能较差，可在不退火的情况下连续进行冷加工的变形量较小，因此生产效率较低；而本发明所采用的线坯具有轴向取向度高的柱状晶组织，在轴向延伸加工(轧制和拉拔)过程中，能保持较好的塑性加工能力而无需中间退火处理，因此生产效率高，且有利于提高线材的导电、强度、耐蚀和耐弯折等性能。

3、本发明所提供的生产方法与传统冷型连铸方法生产铜银合金线材相比，退火次数显著减少，退火温度也显著降低，甚至无需中间退火，因此不仅更加有利于节约能源，缩短流程，而且有利于提高生产效率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，凡是根据本发明技术实质对以下实施例所作的任何非本质的改进和调整，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

实施例1：

采用下拉温型连铸方法制备铜银2合金线坯，在下拉温型连铸的熔体温度1200℃、低热铸型温度700℃、冷却水流量600L/h、拉坯速度200mm/min的条件下，制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径10mm的铜银2合金线坯；采用拉拔的方法，在室温下经过12道次的粗拉，获得直径1.3mm的铜银2合金线材；施加1次中间退火，退火工艺为200℃×180min；再精拉到直径为40μm的铜银2合金线材。

实施例2：

采用下拉温型连铸方法制备铜银2合金线坯，在下拉温型连铸的熔体温度1250℃、低热铸型温度800℃、冷却水流量400L/h、拉坯速度100mm/min的条件下，制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径10mm的铜银2合金线坯；采用拉拔的方法，在室温下经过8道次的粗拉，获得直径2.6mm的铜银2合金线材；施加1次中间退火，退火工艺为250℃×120min；再精拉到直径为30μm的铜银2合金线材。

实施例3：

采用下拉温型连铸方法制备铜银2合金线坯，在下拉温型连铸的熔体温度1150℃、低热铸型温度900℃、冷却水流量500L/h、拉坯速度150mm/min的条件下，制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径10mm的铜银2合金线坯；采用拉拔的方法，在室温下经过10道次的粗拉，获得直径1.8mm的铜银2合金线材；施加1次中间退火，退火工艺为220℃×150min；再精拉到直径为50μm的铜银2合金线材。

Claims (3)

1.一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，其特征在于，采用温型连铸方法制备出具有沿长度方向取向度高的柱状晶组织、直径1～30mm的铜银合金线坯，温型连铸的拉坯速度为1～600mm/min；对于直径15～30mm的线坯，在室温或低于线坯再结晶温度20～50℃的温度下进行轧制，轧制道次为1～12，获得直径8～15mm的铜银合金线材，然后采用拉拔的方法，在室温下经过7～12道次的粗拉，再精拉到直径为10～50μm的线材；对于直径1～15mm的线坯，直接采用拉拔的方法，在室温下经过7～12道次的粗拉，再精拉到直径为10～50μm的线材。

2.如权利要求1所述一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，其特征在于，所述温型连铸方法是下拉温型连铸法、弧形温型连铸法、水平温型连铸法或上引温型连铸法中的任何一种。

3.如权利要求1所述一种铜银合金线材的短流程高效生产方法，其特征在于，在所述粗拉和所述精拉过程中施加1～2次的中间退火，其退火温度低于铜银合金线材的再结晶温度20～50℃、退火时间1～3h。