一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬材料制備技術領域，具體涉及一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，尤其是一種微細銅銀合金線材的短流程制備方法。
技術背景
[0002]銅銀合金為含銀(一般銀的質量百分含量為0.02%?30% )的銅基二元合金，具有良好的導電性能、高的強度和高的軟化溫度等優異性能，是電力電子、航空航天、交通機械、國防軍工以及日常生活等領域用途廣闊的金屬功能材料，其線材制品廣泛用作大型高速渦輪發電機轉子導線、高速列車用接觸線、尖端數字通訊設備用信號傳輸線、高保真導線、超高磁場用水冷導線、微電機線圈繞組等，市場需求較大。
[0003]目前銅銀合金線材的主要生產工藝包括連鑄連軋法、上引連鑄法和連續擠壓法等。連鑄連軋法是采用下引或者水平冷型連鑄技術生產銅銀合金線坯，然后進行余溫連軋或者冷連軋成形銅銀合金線材；采用連鑄連軋法生產的銅銀合金線材含氧量高，成分均勻性較差，易在晶界上形成脆性的氧化亞銅，造成銅銀合金線材抗彎折性能不良、抗疲勞性能差，后續拉拔等塑性加工性能不好，難以獲得高質量的精密銅銀合金線材，且連鑄連軋設備龐大、投資大。上引連鑄法采用上引冷型連鑄技術制備銅銀合金線坯，后續多道次的冷軋以及多道次的連續拉拔成形銅銀合金線材；采用上引連鑄法生產的銅銀合金線材容易出現內部殘余應力、成分偏析、晶粒粗大、鑄造組織疏松以及表面裂紋等缺陷，造成使用中斷線事故時有發生，并且上引連鑄的工藝參數難以穩定控制，易出現波動，導致產品質量不穩定，造成銅銀合金線材強度低，平直度、耐磨性和抗蠕變能力差，質量和性能難以滿足高標準使用要求等。連續擠壓法是采用上引冷型連鑄技術制備銅銀合金線坯，后續連續擠壓法成形銅銀合金線材；采用連續擠壓法生產的銅銀合金線材表面易產生不易消除的氣泡，所使用的上引冷型連鑄銅銀合金線坯含有氣泡和夾雜物導致在連續擠壓過程中易發生脆斷，并且連續擠壓采用的模具使用壽命低，消耗量大，生產成本高。
[0004]由上可知，目前的銅銀合金線坯都是采用冷型連鑄技術制備的，由于冷型連鑄的鑄型溫度遠低于合金的固相線溫度，為冷卻鑄型，將獲得從鑄坯表面往芯部的凝固組織分別為細小等軸晶、垂直于表面的柱狀晶和粗大等軸晶的鑄坯，鑄坯內部容易出現偏析、疏松、縮孔等缺陷，塑性加工性能普遍不好，鑄坯表面質量較差，后續變形前一般需要增加銑面等工序，不僅增加了能耗與投資設備、提高了生產成本，所成形線材的質量及穩定性較差，降低了材料利用率、成品率與生產率。特別是，銅銀合金一般都具有較寬的固液兩相區(部分銅銀合金的固相線和液相線之間的溫度差可達200°C以上)，常常導致采用冷型連鑄技術難以制備高質量的銅銀合金線坯。
[0005]本申請發明人等提出的溫型連鑄方法[見:劉雪峰，等.一種溫型鑄造方法.中國發明專利，申請號201310140939.3，申請日2013-04-22]是新近開發的一種金屬高效連鑄制備新技術，其原理是通過將連鑄的鑄型溫度控制在金屬的低熱溫度區域(即通過對鑄型進行加熱，使鑄型溫度保持在低于金屬的固相線溫度且高于冷卻鑄型溫度的范圍內)，構成低熱鑄型，并在鑄型出口附近對已凝固金屬進行強制冷卻，使金屬在離開鑄型出口前完成凝固，實現連鑄成形。該方法可在高溫度梯度、低能耗條件下實現金屬線坯的短流程高效連鑄，金屬線坯表面質量優良(光潔度好、無裂紋等缺陷)，內部組織致密(無疏松、縮孔等)，可不進行銑面直接進行冷加工成形；金屬線坯具有軸向取向度高的柱狀晶組織，十分有利于后續冷加工(如軋制、拉拔)的軸向延伸變形，且有利于提高導電、強度、耐蝕和耐彎折等性能；金屬線坯成分均勻，產品質量的一致性和穩定性好。
[0006]因此，溫型連鑄方法為銅銀合金線材的短流程、高效制備提供了嶄新的途徑，以該發明專利為基礎，可以開發銅銀合金線材的短流程高效生產方法。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對銅銀合金線材現有生產方法的工藝流程長，能耗高，成材率低，生產成本高，產品的質量和性能難以滿足使用要求等問題，為高效生產優質銅銀合金線材，提高成材率，降低生產成本，提高產品質量和性能，提供一種運用溫型連鑄方法并結合特定的成形加工工藝和退火工藝的銅銀合金線材短流程高效生產方法。
[0008]一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，具體工藝如下:
[0009]采用溫型連鑄方法制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑I?30mm的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為I?600mm/min，溫型連鑄方法可以是下拉溫型連鑄法、弧形溫型連鑄法、水平溫型連鑄法或上引溫型連鑄法中的任何一種；對于直徑15?30mm的線坯，在室溫或低于線坯再結晶溫度20?50°C的溫度下進行軋制，乳制道次為I?12，獲得直徑8?15mm的銅銀合金線材，然后采用拉拔的方法，在室溫下經過7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；對于直徑I?15mm的線還，直接采用拉拔的方法，在室溫下經過7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；根據需要在粗拉和精拉過程中可以施加I?2次的中間退火，其退火溫度低于線材的再結晶溫度20?
50°C、退火時間I?3h。
[0010]本發明的優點在于:
[0011]1、采用溫型連鑄方法生產的銅銀合金作為線坯，由于該線坯表面質量高，內部組織致密，不需進行銑面可直接進行后續塑性加工(軋制和拉拔)，提高了材料利用率，減少了工序，提高了成材率，降低了生產成本。
[0012]2、本發明所提供的生產方法其后續加工工藝與傳統銅銀合金線材生產方法相比，有利于顯著提高生產效率，獲得高性能的線材。傳統基于冷型連鑄方法生產采用的銅銀合金線坯為發達的徑向柱狀晶組織，此種線坯由于塑性加工性能較差，可在不退火的情況下連續進行冷加工的變形量較小，因此生產效率較低；而本發明所采用的線坯具有軸向取向度高的柱狀晶組織，在軸向延伸加工(軋制和拉拔)過程中，能保持較好的塑性加工能力而無需中間退火處理，因此生產效率高，且有利于提高線材的導電、強度、耐蝕和耐彎折等性會K。
[0013]3、本發明所提供的生產方法與傳統冷型連鑄方法生產銅銀合金線材相比，退火次數顯著減少，退火溫度也顯著降低，甚至無需中間退火，因此不僅更加有利于節約能源，縮短流程，而且有利于提高生產效率。
【具體實施方式】
[0014]以下結合實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，凡是根據本發明技術實質對以下實施例所作的任何非本質的改進和調整，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
[0015]實施例1:
[0016]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1200 0C、低熱鑄型溫度700 0C、冷卻水流量600L/h、拉坯速度200mm/min的條件下，制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經過12道次的粗拉，獲得直徑1.3mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為200°C X 180min ;再精拉到直徑為40 μm的銅銀2合金線材。
[0017]實施例2:
[0018]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1250 °C、低熱鑄型溫度800 0C、冷卻水流量400L/h、拉坯速度100mm/min的條件下，制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經過8道次的粗拉，獲得直徑2.6mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為250°C X 120min ;再精拉到直徑為30 μm的銅銀2合金線材。
[0019]實施例3:
[0020]采用下拉溫型連鑄方法制備銅銀2合金線坯，在下拉溫型連鑄的熔體溫度1150 °C、低熱鑄型溫度900 0C、冷卻水流量500L/h、拉坯速度150mm/min的條件下，制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1mm的銅銀2合金線坯；采用拉拔的方法，在室溫下經過10道次的粗拉，獲得直徑1.8mm的銅銀2合金線材；施加I次中間退火，退火工藝為220°C X 150min ;再精拉到直徑為50 μm的銅銀2合金線材。
【主權項】
1.一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，其特征在于，采用溫型連鑄方法制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑I?30_的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為I?600mm/min ;對于直徑15?30mm的線還，在室溫或低于線還再結晶溫度20?50°C的溫度下進行軋制，乳制道次為I?12，獲得直徑8?15_的銅銀合金線材，然后采用拉拔的方法，在室溫下經過7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材；對于直徑I?15mm的線坯，直接采用拉拔的方法，在室溫下經過7?12道次的粗拉，再精拉到直徑為10?50 μ m的線材。
2.如權利要求1所述一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，其特征在于，所述溫型連鑄方法是下拉溫型連鑄法、弧形溫型連鑄法、水平溫型連鑄法或上引溫型連鑄法中的任何一種。
3.如權利要求1所述一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，其特征在于，在所述粗拉和所述精拉過程中施加I?2次的中間退火，其退火溫度低于銅銀合金線材的再結晶溫度20?50 °C、退火時間I?3h。
【專利摘要】一種銅銀合金線材的短流程高效生產方法，屬于金屬材料制備技術領域。其特征是，采用溫型連鑄方法制備出具有沿長度方向取向度高的柱狀晶組織、直徑1～30mm的銅銀合金線坯，溫型連鑄的拉坯速度為1～600mm/min；在室溫或低于線坯再結晶溫度20～50℃的溫度下對線坯進行軋制或粗拉，再精拉到直徑為10～50μm的線材。本發明的優點為采用溫型連鑄方法制備具有軸向取向度高的柱狀晶組織的銅銀合金線坯，其冷加工延伸變形能力優良，在線材拉拔過程中不易拉斷，甚至可以省去中間退火工序，工藝流程短、材料利用率高、節約能源、生產效率高、成本低，且線材的質量和性能優異。
【IPC分類】C22F1-08
【公開號】CN104818443
【申請號】CN201510159108
【發明人】劉雪峰, 伍偉玉, 時來鑫, 藺佳偉, 羅繼輝, 程長飛, 張強, 趙慧敏, 謝建新
【申請人】北京科技大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月3日