CN116716511B - Cu-Fe合金线材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Cu‑Fe合金线材及其制备方法。按重量百分比计,Cu‑Fe合金线材包括Fe 7~12wt%,Ti 0.05~0.3wt%,Co 0.02~0.2wt%,Zr 0.03~0.15wt%,RE 0.02~0.3wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,RE为稀土元素,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.5wt%;将Cu‑Fe合金线材的原料进行熔化、连铸、冷拉拔,得到Cu‑Fe合金线材。本发明在Cu‑Fe合金线材中针对特定的Cu‑Fe合金线材设计特定的制备方法,通过成分和工艺的协同改进,实现Cu‑Fe合金线材的强度和电磁屏蔽性能提升,制备工艺简单,成本低,易于操作,更适合工业化大生产。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域,具体而言,涉及一种Cu-Fe合金线材及其制备方法。
背景技术
Cu-Fe合金(Fe含量5~50wt%)是一种高强中导电磁屏蔽材料,特点是高强度、高导热、高电磁屏蔽效能,目前主要应用于烙铁头、OLED背板、铜钢异种金属焊材、电磁屏蔽罩、无线充电、抑菌材料等领域。Cu-Fe合金线材可用于电磁屏蔽线、无人机高速电机用电磁屏蔽电线、机器人通讯控制线、射频线、编织电磁屏蔽网/带、高压电缆、医用抑菌材、焊接丝材等。在屏蔽散热性能方面,其导电性能是现有锌白铜的5倍以上,具有广泛替代现有体系铜合金的潜质,特别是它的宽频谱的电磁屏蔽性能,是其他铜合金无法比拟的。但是目前Cu-Fe合金熔铸过程中出现偏聚和晶粒粗大问题需要解决,线材的强度、导电导热、电磁屏蔽等性能有待进一步加强。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种Cu-Fe合金线材及其制备方法,以解决现有技术中Cu-Fe合金线的强度、导电性、导热性和电磁屏蔽性能不足的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种Cu-Fe合金线材的制备方法,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材包括Fe 7~12wt%, Ti 0.05~0.3wt%,Co 0.02~0.2wt%,Zr 0.03~0.15wt%,RE 0.02~0.3wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,RE为稀土元素,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.5wt%;制备方法包括以下步骤:步骤S1,将Cu-Fe合金线材的原料进行熔化,得到Cu-Fe合金熔体;步骤S2,将Cu-Fe合金熔体进行连铸,得到Cu-Fe合金杆坯;步骤S3,将Cu-Fe合金杆坯进行冷拉拔,得到Cu-Fe合金线材。
进一步地,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材包括Fe 8~11wt%,Ti 0.05~0.3wt%,Co0.05~0.1wt%,Zr 0.05~0.12wt%,RE 0.06~0.2wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.4wt%。
进一步地,RE包括Y、La、Ce和Pr的一种或多种;优选地,RE包括La、Ce和Pr,且La、Ce和Pr的重量比为(45~55):(35~45):(5~15)。
进一步地,步骤S1包括:将原料Cu在1310~1330℃进行熔化,然后加入原料Fe和原料Co,降温至1250~1300℃再加入原料Ti、原料Zr和原料RE,得到Cu-Fe合金熔体;优选地,原料Cu、原料Fe和原料Co均以纯金属片形式加入,原料Ti以Cu-Ti中间合金形式加入,原料Zr以Cu-Zr中间合金形式加入,原料RE以Cu-RE中间合金形式加入;优选地,Cu-Ti中间合金中Ti的重量百分含量为10wt%;Cu-Zr中间合金中Zr的重量百分含量为10wt%;和/或Cu-RE中间合金中RE的重量百分含量为5~15wt%;优选地,将Cu-RE中间合金分为两部分,分别为第一Cu-RE中间合金和第二Cu-RE中间合金,且两者重量比为1:2,将第一Cu-RE中间合金在原料Fe之前进行添加。
进一步地,步骤S2中,连铸的温度为1250~1300℃;优选地,使用电磁场辅助连铸。
进一步地,步骤S3包括:步骤S31,将Cu-Fe合金杆坯进行均匀化处理,得到Cu-Fe合金均匀化杆坯;步骤S32,将Cu-Fe合金均匀化杆坯进行孔型轧制,得到Cu-Fe合金线坯;步骤S33,将Cu-Fe合金线坯进行热处理,得到Cu-Fe合金热处理线坯; 步骤S34,将Cu-Fe合金热处理线坯进行冷拉拔,得到Cu-Fe合金线材。
进一步地,步骤S31中,均匀化处理的温度为900~950℃,时间为2~8h;和/或步骤S32中,孔型轧制的变形量≥75%,优选为85~95%。
进一步地,步骤S33中,热处理的温度为300~600℃,时间为1~6h;和/或步骤S34中,冷拉拔的总变形量≥90%,优选为95~99%。
根据本发明的另一方面,提供了一种Cu-Fe合金线材,由上述的制备方法得到。
进一步地,Cu-Fe合金线材的抗拉强度为580~750MPa,延伸率≥3%,电导率为50~62%IACS。
应用本发明的技术方案,在Cu-Fe合金线材中添加7~12wt%的Fe元素,可以实现Fe元素的完全固溶,和导电导热性和铁磁性的综合平衡;添加Ti、Co元素细化Cu-Fe合金中的Fe相的尺寸和分布的均匀性,促进Cu-Fe原位复合材料强度和导电率达到最佳匹配;添加Zr有效提高材料的强度和耐热性能;添加特定含量的稀土元素,可以与Ti、Co、Zr元素协同促进Fe相的细化。同时本发明针对特定的Cu-Fe合金线材设计特定的制备方法,通过成分和工艺的协同改进,实现Cu-Fe合金线材的强度和电磁屏蔽性能提升。本发明的制备工艺简单,成本低,易于操作,更适合工业化大生产。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明实施例1的Cu-Fe合金线材制备工艺流程图;
图2示出了根据本发明实施例1的Cu-Fe合金线材铸杆横截面组织SEM形貌图(500×);以及
图3示出了根据本发明实施例1的Cu-Fe合金线材铸杆横截面组织SEM形貌图(5000×)。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如本发明背景技术中所述,现有技术中存在Cu-Fe合金线的强度、导电性、导热性和电磁屏蔽性能不足的问题。为了解决上述问题,在本发明一种典型的实施方式中,提供了一种Cu-Fe合金线材的制备方法,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材包括Fe 7~12wt%,Ti0.05~0.3wt%,Co 0.02~0.2wt%,Zr 0.03~0.15wt%,RE 0.02~0.3wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,RE为稀土元素,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.5wt%;其中杂质包括但不限于Al、Sn、O、S、H等的一种或多种,杂质含量按照本领域常规含量进行控制即可。制备方法包括以下步骤:步骤S1,将Cu-Fe合金线材的原料进行熔化,覆盖剂为鳞片石墨或木炭,得到Cu-Fe合金熔体;步骤S2,将Cu-Fe合金熔体进行连铸,得到Cu-Fe合金杆坯;步骤S3,将Cu-Fe合金杆坯进行冷拉拔,得到Cu-Fe合金线材。
本发明在Cu-Fe合金线材中添加Fe元素含量范围为7~12wt%,该范围的选择有两个优点:一是该范围Fe元素含量在铜中的熔点较低,可以实现Fe元素的完全固溶,且不会因铜熔体温度过高而出现严重吸气,铸造时出现气孔;二是该范围Fe元素含量的Cu-Fe原位复合材料有较高的导电率,具有导电导热性和铁磁性的综合平衡,有助于实现高低频电磁场的宽频电磁屏蔽效果。
本发明在Cu-Fe合金线材中添加Ti、Co元素,通过形成FeTi化合物和CoTi化合物分布于Fe元素凝固前沿和枝晶间,有助于细化Cu-Fe合金中的Fe相的尺寸和分布的均匀性,同时Co 溶于Fe而不溶于Cu,有助于Fe相从铜基体中析出,促进Cu-Fe原位复合材料强度和导电率达到最佳匹配。
基于连铸工艺常用的下引或水平连铸炉体易于密封、因而有助于对易氧化元素的保护和熔化的特点,本发明在Cu-Fe合金线材中添加Zr元素进一步强化合金。Zr的加入可有效地提高材料的强度和耐热性能,对导电率的降低较小,但是Zr易氧化,当在高温设备中直接与空气接触时容易形成氧化杂质,限制了其在连铸以外制备方法中的应用。Zr添加量小于0.03wt%时不能充分提高强度,但超过0.15%时对合金强度的强化效应降低,且因远超过其固溶度而大幅增加其添加难度,恶化熔体,不利于下引或水平连铸杆坯的实施。
本发明在Cu-Fe合金线材中添加特定含量的稀土元素,可以与Ti、Co、Zr元素协同促进Fe相的细化,在制备过程中还能够降低熔体中的氧及其他夹杂,促进Fe元素的熔入。
本发明针对特定的Cu-Fe合金线材设计特定的制备方法,将Cu-Fe合金线材的原料进行熔化,得到Cu-Fe合金熔体进行连铸,得到Cu-Fe合金杆坯;然后将Cu-Fe合金杆坯进行冷拉拔,得到Cu-Fe合金线材。本发明通过成分和工艺的协同改进实现Cu-Fe合金线材的强度、导电导热性能和电磁屏蔽性能提升,制备工艺简单,成本低,易于操作,更适合工业化大生产。
出于使得本发明的材料强度与导电综合性能更加匹配的目的,在一种优选的实施方式中,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材包括Fe 8~11wt%,Ti 0.05~0.3wt%,Co 0.05~0.1wt%,Zr 0.05~0.12wt%,RE 0.06~0.2wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.4wt%。
在一种优选的实施方式中,RE包括Y、La、Ce和Pr的一种或多种;优选地,RE包括La、Ce和Pr,且La、Ce和Pr的重量比为(45~55):(35~45):(5~15),从而可以更好地实现稀土元素的快速熔入和在熔体中实现均匀化。
出于进一步确保添加的合金元素能够在熔体中实现完全熔化、避免过度氧化烧损的目的,在一种优选的实施方式中,步骤S1包括:将原料Cu在1310~1330℃进行熔化,避免过高熔化温度而导致熔体吸气,然后加入原料Fe和原料Co,降温至1250~1300℃再加入原料Ti、原料Zr和原料RE,得到Cu-Fe合金熔体。
优选地,原料Cu、原料Fe和原料Co均以纯金属片形式加入,原料Ti以Cu-Ti中间合金形式加入,原料Zr以Cu-Zr中间合金形式加入,原料RE以Cu-RE中间合金形式加入,从而可以更好地实现添加元素的快速熔化和分散均匀化。
出于进一步降低中间合金的成本和提升品质的目的,优选地,Cu-Ti中间合金中Ti的重量百分含量为10wt%;Cu-Zr中间合金中Zr的重量百分含量为10wt%;和/或Cu-RE中间合金中RE的重量百分含量为5~15wt%。
优选地,将Cu-RE中间合金分为两部分,分别为第一Cu-RE中间合金和第二Cu-RE中间合金,且两者重量比为1:2,将第一Cu-RE中间合金在原料Fe之前进行添加;其中第一Cu-RE中间合金可以更好地降低添加Fe原料时熔体中的氧及其他夹杂,促进Fe元素的熔入;第二Cu-RE中间合金可以与Ti、Co、Zr元素协同进一步细化Fe相,从而进一步提高合金的力学性能。
基于进一步避免铸杆产生气孔的理由,在一种优选的实施方式中,步骤S2中,连铸的温度为1250~1300℃;优选地,使用电磁场辅助铸造,可以进一步促进合金元素均匀分布。
在实际制备过程中,在一种优选的实施方式中,步骤S3包括:步骤S31,将Cu-Fe合金杆坯进行均匀化处理,得到元素进一步均匀分布的Cu-Fe合金均匀化杆坯;步骤S32,将Cu-Fe合金均匀化杆坯进行孔型轧制,得到更便于加工的Cu-Fe合金线坯;步骤S33,将Cu-Fe合金线坯进行热处理,得到Cu-Fe合金热处理线坯; 步骤S34,将Cu-Fe合金热处理线坯进行冷拉拔,得到所需Cu-Fe合金线材。其中,热处理工序和冷拉拔工序可根据需要选择一次或多次。
在一种优选的实施方式中,步骤S31中,均匀化处理的温度为900~950℃,时间为2~8h;从而可以使得铸杆内细小Fe相更充分回溶形成过饱和固溶体。和/或步骤S32中,孔型轧制的温度为室温20~30℃,变形量≥75%,优选为85~95%。从而可以实现Cu-Fe合金线材中Fe相的纤维化。
为了进一步促进Cu-Fe合金线坯过饱和固溶体析出,在一种优选的实施方式中,步骤S33中,热处理的温度为300~600℃,时间为1~6h;和/或步骤S34中,冷拉拔的总变形量≥90%,优选为95~99%,从而可以实现Cu-Fe合金线材强度和导电率的同步提升。
为了获得更优的纤维强化效果,根据成品尺寸与性能要求,冷拉拔的次数结合热处理需要可选择多次,相邻两次热处理间的总变形量控制在50~80%。
在本发明又一种典型的实施方式中,还提供了一种Cu-Fe合金线材,由本发明上述的制备方法得到,通过成分和工艺的协同改进,Cu-Fe合金线材的强度、导电导热性和电磁屏蔽性能均得到提升。
具体地,在一种优选的实施方式中,Cu-Fe合金线材的抗拉强度为580~750MPa,室温(20~30℃)延伸率≥3%,电导率为50~62%IACS。
典型的但非限定性的,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材包括Fe 7 wt%、7.5wt%、8wt%、8.5wt%、9wt%、9.5wt%、10wt%、10.5 wt%、11 wt%、11.5 wt%、12wt%或其任意两个数值组成的范围值,Ti 0.05wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%或其任意两个数值组成的范围值,Co 0.02wt%、0.05wt%、0.08wt%、0.1wt%、0.12wt%、0.15wt%、0.18wt%、0.2wt%或其任意两个数值组成的范围值,Zr 0.03 wt%、0.05 wt%、0.08 wt%、0.1 wt%、0.12 wt%、0.15wt%或其任意两个数值组成的范围值,RE 0.02wt%、0.06wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.25wt%、0.3wt%或其任意两个数值组成的范围值。
典型的但非限定性的,按重量百分比计,Cu-Fe合金线材中Ti、Co和Zr的重量之和为0.1 wt%、0.15 wt%、0.2 wt%、0.25 wt%、0.3 wt%、0.35 wt%、0.4 wt%、0.45 wt%、0.5wt%或其任意两个数值组成的范围值。
典型的但非限定性的,步骤S31中,均匀化处理的温度为900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃或其任意两个数值组成的范围值,时间为2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h或其任意两个数值组成的范围值。
典型的但非限定性的,步骤S32中,孔型轧制的变形量为75%、80%、85%、90%、95%或其任意两个数值组成的范围值。
典型的但非限定性的,步骤S33中,热处理的温度为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃或其任意两个数值组成的范围值,时间为1h、2h、3h、4h、5h、6h或其任意两个数值组成的范围值。
典型的但非限定性的,步骤S34中,冷拉拔的总变形量90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或其任意两个数值组成的范围值。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
如无特殊说明,以下实施例和对比例的Cu-Fe合金线材成分见表1,工艺参数见表2。
实施例1
制备工艺流程图见图1。
稀土RE原料使用Cu-5wt%RE中间合金,其中RE包括50 wt% La,40 wt% Ce和10 wt%Pr,按照第一Cu-RE中间合金:第二Cu-RE中间合金重量比=1:2分为两部分。
(1)将Cu金属片装入熔炼装置进行熔化,先升温至1330℃熔化,加入第一Cu-RE中间合金,然后加入Fe金属片、Co金属片进一步熔化,降温至1300℃以下后再添加Cu-10wt%Ti、Cu-10wt%Zr中间合金和第二Cu-RE中间合金进一步熔化,得到Cu-Fe合金熔体;使用覆盖剂加速熔化,覆盖剂为鳞片石墨;
(2)在外加磁场辅助下,将成分达标的Cu-Fe合金熔体在1250℃温度下进行上引连铸,得到Cu-Fe合金杆坯;
(3)将Cu-Fe合金杆坯加热进行均匀化处理,加热温度为900℃,保温时间为7h,得到Cu-Fe合金均匀化杆坯;
(4)将Cu-Fe合金均匀化杆坯进行孔型轧制,变形量95%,得到Cu-Fe合金线坯;
(5)将Cu-Fe合金线坯进行热处理,温度为350℃,时间为6h,得到Cu-Fe合金热处理线坯;
(6)冷拉拔:将Cu-Fe合金热处理线坯进行冷拉拔,变形量为98%;
(7)经过交替进行的3次的冷拉拔和2次的热处理,最后一次冷拉拔后得到直径φ0.08mm的Cu-Fe合金线材。
实施例2
与实施例1的区别在于,稀土RE原料使用Cu-10wt%RE中间合金,制备得到直径φ0.1mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
实施例3
与实施例1的区别在于,稀土RE原料使用Cu-10wt%RE中间合金,制备得到直径φ0.1mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
实施例4
与实施例1的区别在于,稀土RE原料使用Cu-10wt%RE中间合金,制备得到直径φ0.12mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
实施例5
与实施例1的区别在于,稀土RE原料使用Cu-10wt%RE中间合金,制备得到直径φ0.15mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
实施例6至9
与实施例1的区别在于,Cu-Fe合金线材的成分不同。
实施例10至12
与实施例1的区别在于,Cu-Fe合金线材的制备工艺参数不同。
对比例1
与实施例1的区别在于,制备得到直径φ0.08mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
对比例2
实施例1的区别在于,制备得到直径φ0.15mm的Cu-Fe合金线材;Cu-Fe合金线材的成分和制备工艺参数不同。
对比例3至6
与实施例1的区别在于,Cu-Fe合金线材的成分不同。
实施例1的Cu-Fe合金线材铸杆横截面组织SEM形貌图(500×)见图2,Cu-Fe合金线材铸坯横截面组织SEM形貌图(5000×)见图3,图3中的A为含稀土化合物,图3中的B为FeTi/CoTi化合物。
上述实施例和对比例的Cu-Fe合金线材主要性能测试结果见表3。
测试方法:
抗拉强度:基于GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》制样和测定。
延伸率:基于GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》制样和测定。
维氏硬度:基于GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法》测定。
电导率:基于GB/T 32791-2016《铜及铜合金导电率涡流测试方法》测试。
由上可知,与对比例相比,本发明各实施例在Cu-Fe合金线材中添加7~12wt%的Fe元素,可以实现Fe元素的完全固溶,和导电导热性和铁磁性的综合平衡;添加Ti、Co元素细化Cu-Fe合金中的Fe相的尺寸和分布的均匀性,促进Cu-Fe原位复合材料强度和导电率达到最佳匹配;添加Zr有效提高材料的强度和耐热性能;添加特定含量的稀土元素,可以与Ti、Co、Zr元素协同促进Fe相的细化。同时本发明针对特定的Cu-Fe合金线材设计特定的制备方法,通过成分和工艺的协同改进,实现Cu-Fe合金线材的强度和电磁屏蔽性能提升。本发明的制备工艺简单,成本低,易于操作,更适合工业化大生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种Cu-Fe合金线材的制备方法,其特征在于,按重量百分比计,所述Cu-Fe合金线材包括Fe 7~12wt%,Ti 0.05~0.3wt%,Co 0.02~0.2wt%,Zr 0.03~0.15wt%,RE 0.02~0.3wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,RE为稀土元素,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.5wt%;所述制备方法包括以下步骤:
步骤S1,将所述Cu-Fe合金线材的原料进行熔化,得到Cu-Fe合金熔体;
步骤S2,将所述Cu-Fe合金熔体进行连铸,得到Cu-Fe合金杆坯;
步骤S3,将所述Cu-Fe合金杆坯进行冷拉拔,得到所述Cu-Fe合金线材;
其中,所述步骤S2中,所述连铸的温度为1250~1300℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,按重量百分比计,所述Cu-Fe合金线材包括Fe 8~11wt%,Ti 0.05~0.3wt%,Co 0.05~0.1wt%,Zr 0.05~0.12wt%,RE 0.06~0.2wt%,余量为Cu及不可避免的杂质,其中,Ti、Co和Zr的重量之和≤0.4wt%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,RE包括Y、La、Ce和Pr的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,RE包括La、Ce和Pr,且La、Ce和Pr的重量比为(45~55):(35~45):(5~15)。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1包括:将原料Cu在1310~1330℃进行熔化,然后加入原料Fe和原料Co,降温至1250~1300℃再加入原料Ti、原料Zr和原料RE,得到所述Cu-Fe合金熔体;和/或
所述原料Cu、所述原料Fe和所述原料Co均以纯金属片形式加入,所述原料Ti以Cu-Ti中间合金形式加入,所述原料Zr以Cu-Zr中间合金形式加入,所述原料RE以Cu-RE中间合金形式加入;
所述Cu-Ti中间合金中Ti的重量百分含量为10wt%;所述Cu-Zr中间合金中Zr的重量百分含量为10wt%;所述Cu-RE中间合金中RE的重量百分含量为5~15wt%;
将所述Cu-RE中间合金分为两部分,分别为第一Cu-RE中间合金和第二Cu-RE中间合金,且两者重量比为1:2,将所述第一Cu-RE中间合金在所述原料Fe之前进行添加。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
步骤S31,将所述Cu-Fe合金杆坯进行均匀化处理,得到Cu-Fe合金均匀化杆坯;
步骤S32,将所述Cu-Fe合金均匀化杆坯进行孔型轧制,得到Cu-Fe合金线坯;
步骤S33,将所述Cu-Fe合金线坯进行热处理,得到Cu-Fe合金热处理线坯;
步骤S34,将所述Cu-Fe合金热处理线坯进行所述冷拉拔,得到所述Cu-Fe合金线材。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,
所述步骤S31中,所述均匀化处理的温度为900~950℃,时间为2~8h;和/或
所述步骤S32中,所述孔型轧制的变形量≥75%。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,
所述步骤S33中,所述热处理的温度为300~600℃,时间为1~6h;和/或
所述步骤S34中,所述冷拉拔的总变形量≥90%。
9.一种Cu-Fe合金线材,其特征在于,由权利要求1至8中任一项所述的制备方法得到。
10.根据权利要求9所述的Cu-Fe合金线材,其特征在于,所述Cu-Fe合金线材的抗拉强度为580~750MPa,延伸率≥3%,电导率为50~62%IACS。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5118470A (en) * | 1987-06-25 | 1992-06-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fine copper wire for electronic instruments and method of manufacturing the same |
CN104988350A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 张连仲 | 一种高延展性铜铁合金及其制备方法和铜铁合金丝材 |
CN106222479A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-14 | 芜湖楚江合金铜材有限公司 | 一种复合高强度铜合金线材及其制备方法 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5118470A (en) * | 1987-06-25 | 1992-06-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fine copper wire for electronic instruments and method of manufacturing the same |
CN104988350A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-10-21 | 张连仲 | 一种高延展性铜铁合金及其制备方法和铜铁合金丝材 |
CN106222479A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-14 | 芜湖楚江合金铜材有限公司 | 一种复合高强度铜合金线材及其制备方法 |
CN110396619A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-01 | 宁波金田铜业(集团)股份有限公司 | 一种铜铁合金线材及其制备方法 |
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