一種銅銀合金型材的生產工藝的制作方法

本發明涉及有色金屬加工技術領域，尤其涉及一種銅銀合金型材的生產工藝。

背景技術：

異型銀銅排在現代工業中的使用越來越廣泛，現有技術中的電機換向器一般由銀銅片和云母片組成，其中銀銅片由異型銀銅排沖裁成型，此類異型銅排為“刀”形或“楔”形，即在厚度方向上一頭大，另一頭小，對導電率、硬度和尺寸精度要求都很高，且寬厚比大，加工時金屬流動性較差，生產難度較大。

傳統異型銀銅排的生產方法是先生產出較厚的銀銅坯，再通過熱軋開坯，多道次異型輥冷軋，表面處理后等。由于在立式半連續鑄錠生產過程中熔融合金裸露在空氣中，使得生產的銀銅牌中氧含量較高，同時由于其生產流程長、設備復雜，導致生產成本高。

為了克服利用上述工藝的技術缺陷，中國專利文獻CN1628924A 提供了一種上引法無氧銀銅排的生產工藝，其工藝流程包括熔化、保溫、上引、連續擠壓等，縮短了生產流程，并且由于采用上引法，熔融合金不會裸露在空氣中，降低了含氧量，使獲得的銀銅排具有一定的抗高溫性能。但是該技術采用擠壓模具設計的缺陷，不但降低了異型銀銅排成型性能，同時也降低了精度。中國專利文獻CN105032972A提供了一種異型銀銅排的生產工藝，在對銀銅合金桿進行連續擠壓，制成異型銀銅合金排坯的步驟中，采用凸形定徑帶的擠壓模具和凹形定徑帶的拉拔模具，提高銅材在變形過程中流動均勻，同時采用多道次拉拔變形。由于通過模具定徑帶改變金屬流動的效果十分有限，不能根本上解決金屬流動均勻性的技術難題，而且采用多道次的拉拔變形，增加了生產周期，提高了生產成本。

技術實現要素：

針對現有生產工藝存在的不足，本發明設計了一種銅銀合金型材的生產工藝。利用該工藝生產的銅銀合金型材具有氧含量低、導電性能高、表面質量高等優點，而且該工藝流程短、高效、節能。

為了實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

上引連鑄—連續擠壓—拉拔—分切

本發明的技術方案是：

1.上引連鑄

以高純陰極銅、純銀為原料，將陰極銅預熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組上引銅桿。

銀含量按照0.025%的比例加入熔煉爐內。

進一步設置為：結晶器出水溫度控制在35℃～40℃，熔煉爐的溫度為1166℃~1170℃，采用烘干的木碳覆蓋，保證熔煉爐的還原氣氛；木炭粒度為30mm~38mm，覆蓋厚度160mm；保溫爐的溫度為1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆蓋，其覆蓋厚度50mm~60mm；用牽引機組上引銅桿，然后銅桿進入收線裝置；引桿速度510mm/min，引桿直徑Ф25mm，冷卻循環出水溫度35℃～40℃；制備的銅桿純度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、導電率≥101.5%IACS。

熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，在熔化爐與保溫爐之間設有隔倉，熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，流溝高出爐底200mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果。在隔倉內安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內充入99.996%的一氧化碳氣體，并通過受控的旋轉石墨軸和轉子，將計量的一氧化碳氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的，氣源出口壓力0.25MPa，流量1.5Nm³/h，轉子轉速控制在200r/min。

2.連續擠壓

以步驟1制備的銅桿為原料，采用連續擠壓機組制備銅型材坯料，連續擠壓機轉速為5r/min，擠壓輪直徑為400mm，寬度為60mm，擠壓間隙為0.8mm，擠壓溫度控制在650~720℃，擠壓壓力為1100～1200MPa。

連續擠壓銅銀合金型材坯料采用成型擴展變形裝置。成型擴展變形裝置包括預成型擴展模具和成型模具。預成型擴展模具由扇形區11、矩形區12、梯形區13三部分組成；扇形區11的模角為30~65度，矩形區12的導流角為5~10度，梯形區13的導流角為2~10度；扇形區11的定徑帶長度為5~7mm，矩形區12的定徑帶長度為8~10mm，梯形區13的定徑帶長度為11~12mm。

扇形區長度L23與矩形區長度L22之和等于梯形區長度L21；梯形區寬度H11等于扇形區H13；梯形區寬度H11是扇形區H12寬度的2倍。

成型模具的模角為6~8度，定徑帶長度為7~8mm。

3. 拉拔

采用液壓拉拔機對銅型材進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉拔速度小于10m/min，拉伸變形系數為1.16，拉伸變形后銅型材的抗拉強度大于310MPa，延伸率大于15%。采用20%乳化液為拉拔潤滑冷卻液，乳化液溫度小于35℃。

4.分切

采用分切設備按長度要求對銅銀合金型材進行分切。

采用上述技術方案，具有以下優勢：

1.采用高純陰極銅、純銀為原料，利用銅液在線除氣、脫氧設備保證銅銀合金的高純度、Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、導電率≥101.5%IACS，銀含量0.025%。

2.采用預成型擴展模具與成型模具相結合的擠壓方式，保證了銅型材成型流動性均勻，銅型材力學性能優異。銅型材的抗拉強度大于310Mpa，延伸率大于15%。

3.本發明流程短、高效、節能。本發明與傳統工藝相比節省了鑄錠加熱、熱擠壓等工序，有益效果是節約能耗50%以上，成材率達到80%以上。

附圖說明：

圖1為本發明銅銀合金型材示意圖：

圖2為本發明預成型擴展模具示意圖：

圖中：11為扇形區；12為矩形區；13為梯形區。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

實施例1

本實施例1一種銅銀合金型材的生產工藝包括如下步驟：

上引連鑄—連續擠壓—拉拔—分切

具體的步驟為：

1.上引連鑄

以高純陰極銅、純銀為原料，將陰極銅預熱烘干后在熔煉裝置中進行熔化，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面，采用牽引機組上引銅桿。

銀含量按照0.025%的比例加入熔煉爐內。

所述的上引連鑄銅桿的成分組成為：Cu+Ag≥99.99%， O≤0.0005%。

進一步設置為：結晶器出水溫度控制在35℃～40℃，熔煉爐的溫度為1166℃~1170℃，采用烘干的木碳覆蓋，保證熔煉爐的還原氣氛；木炭粒度為30mm~38mm，覆蓋厚度160mm；保溫爐的溫度為1156℃~1160℃，采用石墨磷片覆蓋，其覆蓋厚度50mm~60mm；用牽引機組上引銅桿，然后銅桿進入收線裝置；引桿速度510mm/min，引桿直徑Ф25mm，冷卻循環出水溫度35℃～40℃；制備的銅桿純度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、導電率≥101.5%IACS。

熔煉裝置包括熔煉爐、保溫爐，在熔化爐與保溫爐之間設有隔倉，熔化爐、隔倉和保溫爐之間通過流溝相連，流溝高出爐底200mm，可促進銅液流動的均勻性，可以起到除渣的效果。在隔倉內安裝有在線除氣裝置，通過在線除氣裝置向銅液內充入99.996%的一氧化碳氣體，并通過受控的旋轉石墨軸和轉子，將計量的一氧化碳氣體壓入銅液中并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，從而達到除氣、脫氧的目的，氣源出口壓力0.25MPa，流量1.5Nm³/h，轉子轉速控制在200r/min。

2.連續擠壓

以步驟1制備的銅桿為原料，采用連續擠壓機組制備銅型材坯料，連續擠壓機轉速為5r/min，擠壓輪直徑為400mm，寬度為60mm，擠壓間隙為0.8mm，擠壓溫度控制在650~720℃。

連續擠壓銅銀合金型材坯料采用成型擴展變形裝置。成型擴展變形裝置包括預成型擴展模具和成型模具。預成型擴展模具如圖2所示，其由扇形區、矩形區、梯形區三部分組成；扇形區的模角為30~65度，矩形區的導流角為5~10度，梯形區的導流角為2~10度；扇形區的定徑帶長度為5~7mm，矩形區的定徑帶長度為8~10mm，梯形區的定徑帶長度為11~12mm。

扇形區長度L23與矩形區長度L22之和等于梯形區長度L21；梯形區寬度H11等于扇形區H13；梯形區寬度H11是扇形區H12寬度的2倍。

成型模具的模角為6~8度，定徑帶長度為7~8mm。

3. 拉拔

采用液壓拉拔機對銅型材進行拉伸變形，進行一道次拉伸變形，拉拔速度小于10m/min，拉伸變形系數為1.16，拉伸變形后銅型材的抗拉強度大于310MPa，延伸率大于15%。采用20%乳化液為拉拔潤滑冷卻液，乳化液溫度小于35℃。

4.分切

采用分切設備按長度要求對銅銀合金型材進行分切。

性能測試及分析

通過本領域公知的技術對實施例1進行性能測試，并對測試結果進行分析，得出如下結論：

制備的銅銀合金型材純度高Cu+Ag≥99.99%、氧含量小于0.0005%、導電率≥101.5%IACS，抗拉強度大于310MPa，延伸率大于15%。

上述實施例僅用于解釋說明本發明的發明構思，而非對本發明權利保護的限定，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應落入本發明的保護范圍。