CN106282669A - 一种高电阻率纯镍合金及其生产工艺 - Google Patents

一种高电阻率纯镍合金及其生产工艺 Download PDF

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孙光曦
张树峰
刘世和
任达进
余学君
朱廷贤
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Abstract

本发明公开了一种高电阻率的纯镍合金及生产工艺，属于纯镍合金及其制备技术领域。该高电阻率纯镍合金包含有Ni、C、Si、Mn、Ti和Al，各组分的质量百分含量为Ni≥99.5%，C：0.002‑0.01%，Si：0.06‑0.12%，Mn：0.05‑0.10%，Ti：0.09‑0.15%，Al：0.09‑0.15%；按照本发明生产工艺加工的不同规格板、带或线、棒材成品在光亮退火态时的电阻率为0.095‑0.105Ω·mm2/m，远高于纯镍合金国标的0.07‑0.08Ω·mm2/m；该纯镍合金具有较高的Ni含量，更低的C含量，总杂质含量为0.04‑0.05%，因而具有更好的耐腐蚀性能，抗拉强度为380‑450 Mpa，延伸率为34‑38%，与传统N4、N6纯镍合金的上述性能相当，可用于电池极耳、铆钉和电真空元器件、编网等有高电阻率要求的场合。

Description

一种高电阻率纯镍合金及其生产工艺
技术领域
本发明属于纯镍合金及其制备技术领域，具体涉及一种低碳、高镍的高电阻率纯镍合金及其生产工艺。
背景技术
按照GB/T 5235-2007规定，纯镍合金的主要牌号有N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9和电真空用镍DN，其中最常用的为N6，其各组分质量百分含量为Ni≥99.5%，Si≤0.1%，Mn≤0.05%，C≤0.1%，Mg≤0.1%，Fe≤0.1%，S≤0.005%，P≤0.002%；电阻率为0.07-0.08Ω·mm2/m，不能满足一些电池极耳、铆钉、电真空等具有特殊高电阻率的使用要求。目前，通常使用增加C含量的方法来提高纯镍合金的电阻率，但C含量的增加一方面会降低纯镍合金的耐腐蚀性能，另一方面在真空冶炼过程中一般采用石墨C脱氧，C很难定量，导致纯镍合金的电阻率波动范围较大，不易控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳、高镍的高电阻率纯镍合金。
本发明的另一目的是提供一种上述高电阻率纯镍合金的生产工艺。
本发明的目的是通过以下方案实现的：在保证Ni≥99.5%，C≤0.01%的前提下，通过添加引起晶格畸变的元素进行微合金化，保证成品棒丝材、板带材在光亮退火态时的电阻率达到0.095-0.105Ω·mm2/m。
一种高电阻率纯镍合金，包含有Ni、C、Si、Mn、Ti和Al，各组分的质量百分含量为Ni≥99.5%，C：0.002-0.01%，Si：0.06-0.12%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.15%，Al：0.09-0.15%。
作为对上述合金性能的进一步优化，各组分的质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.12-0.15%，余量为Ni；
或C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.12-0.15%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni；
或C：0.002-0.005%，Si：0.09-0.12%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。
或C：0.005-0.01%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.08%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。
本发明高电阻率纯镍合金的生产工艺步骤为：（1）将各组分按照配方称重配料，备用；（2）将Ni和C放入真空熔炼炉，设定精炼期温度为1520±10℃，真空度≤5Pa，待合金熔体充分脱氧、液面平静后依次加入结晶Si、海绵Ti和Al块，然后在合金熔体出炉前的充氩操作后加入电解Mn，最后在1550±10℃的温度下浇铸形成铸锭；（3）将铸锭剥皮去除表面的氧化物（NiO）和夹杂物（MgO、Al2O3）；（4）将真空熔炼炉的温度设定为800-900℃，然后加入剥皮后的铸锭进行二次加热，保温60-75min后以100℃/h的速率升温至1100±20℃，保温30-45min后进行开坯锻造；（5）根据使用需求压延或拉拔加工成所需形状、尺寸、规格。
本发明纯镍合金在光亮退火态时的电阻率为0.095-0.105Ω·mm2/m，远高于纯镍合金国标的0.07-0.08Ω·mm2/m；具有较高的Ni含量，更低的C含量，总杂质含量为0.04-0.05%，因而具有更好的耐腐蚀性能，抗拉强度为380-450 Mpa，延伸率为34-38 %，与传统N4、N6纯镍合金的上述性能相当，可用于有高电阻率要求的电池极耳、铆钉和电真空元器件、编网等。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，现结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明合金中各组分的质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.12-0.15%，余量为Ni；生产工艺包括如下步骤：
（1）按照合金配方称重，备用；
（2）将Ni和C放入真空熔炼炉，设定精炼期温度为1520℃，真空度5Pa，待合金液体充分脱氧、液面平静后依次加入结晶Si、海绵Ti和Al块，然后在合金熔体出炉前的充氩操作后加入电解Mn，最后在1550℃的温度下浇铸形成铸锭；
（3）将铸锭剥皮去除表面的氧化物（NiO）和夹杂物（MgO、Al2O3）；
（4）将真空熔炼炉的温度设定为800℃，然后加入剥皮后的铸锭进行二次加热，保温60min后以100℃/h的速率升温至1100℃，保温30min后进行开坯锻造；
（5）需要线材和棒材时，先锻造为方坯，然后经过轧制拉拔得到；而需要板材和带材时，则先锻造为板坯，然后经过轧制压延而得到。该合金成品光亮退火态时的电阻率为0.095-0.098Ω·mm2/m，总杂质含量0.45-0.5%；力学性能方面其抗拉强度为380-390 Mpa，延伸率为34-35%，可用于电池极耳和铆钉中。
实施例2
本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.12-0.15%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni；生产工艺中步骤（2）中精炼期温度为1520℃，真空度4Pa，浇铸温度为1550℃；步骤（4）中真空熔炼炉的初始温度为800℃，保温65min后升温至1110℃，保温35min后进行开坯锻造，其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0.096-0. 101Ω·mm2/m，总杂质含量0.43-0.45%；力学性能方面其抗拉强度为385-395 Mpa，延伸率为35-36%，可用于电池极耳、铆钉和电真空元器件中。
实施例3
本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.09-0.12%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。生产工艺中步骤（2）中精炼期温度为1525℃，真空度3Pa，浇铸温度为1555℃；步骤（4）中真空熔炼炉的初始温度为850℃，保温70min后升温至1115℃，保温40min后进行开坯锻造，其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0. 099-0. 102Ω·mm2/m，总杂质含量0.41-0.43%；力学性能方面其抗拉强度为400-425 Mpa，延伸率为34-37%，可用于铆钉、电真空元器件和编网中。
实施例4
本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C：0.005-0.01%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.08%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。生产工艺中步骤（2）中精炼期温度为1530℃，真空度3Pa，浇铸温度为1560℃；步骤（4）中真空熔炼炉的初始温度为900℃，保温75min后升温至1120℃，保温45min后进行开坯锻造，其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0.10-0. 105Ω·mm2/m，总杂质含量0.4-0.45%；力学性能方面其抗拉强度为440-450 Mpa，延伸率为36-38%，可用于电真空元器件和编网中。

Claims (6)

1.一种高电阻率纯镍合金，包含有Ni、C、Si、Mn，其特征在于：该合金中还包含有Ti和Al，各组分的质量百分含量为Ni≥99.5%，C：0.002-0.01%，Si：0.06-0.12%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.15%，Al：0.09-0.15%。
2.根据权利要求1 所述的一种高电阻率纯镍合金，其特征在于：所述合金中各组分质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.12-0.15%，余量为Ni。
3.根据权利要求1 所述的一种高电阻率纯镍合金，其特征在于：所述合金中各组分质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.12-0.15%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。
4.根据权利要求1 所述的一种高电阻率纯镍合金，其特征在于：所述合金中各组分质量百分含量为C：0.002-0.005%，Si：0.09-0.12%，Mn：0.05-0.10%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。
5.根据权利要求1 所述的一种高电阻率纯镍合金，其特征在于：所述合金中各组分质量百分含量为C：0.005-0.01%，Si：0.06-0.09%，Mn：0.05-0.08%，Ti：0.09-0.12%，Al：0.09-0.12%，余量为Ni。
6.如权利要求1所述的一种高电阻率纯镍合金的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按照合金配方称重，备用；
（2）将Ni和C放入真空熔炼炉，设定精炼期温度为1520±10℃，真空度≤5Pa，待合金熔体充分脱氧、液面平静后依次加入结晶Si、海绵Ti和Al块，然后在合金熔体出炉前的充氩操作后加入电解Mn，最后在1550±10℃的温度下浇铸形成铸锭；
（3）将铸锭剥皮去除表面的氧化物和夹杂物；
（4）将真空熔炼炉的温度设定为800-900℃，然后加入剥皮后的铸锭进行二次加热，保温60-75min后以100℃/h的速率升温至1100±20℃，保温30-45min后进行开坯锻造；
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