專利名稱：一種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅合金材料及其生產(chǎn)方法，尤其涉及一種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋼帶加工用的連續(xù)生產(chǎn)線，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行，采用焊接的方式把帶鋼連接在一起，獲得無尾的無限長鋼帶實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)線無停頓連續(xù)運(yùn)行，在鋼帶加工完成后根據(jù)下道工序的要求通過剪切的方式分切成不同大小的鋼卷。焊接方式一般分為搭接焊接、閃光焊接、激光焊接等。搭接焊接、閃光焊接為電焊， 需要對(duì)焊接鋼帶加載電流，為了實(shí)現(xiàn)焊接后高質(zhì)量、保證加工線加工過程少發(fā)生斷帶需要對(duì)焊接表面碾壓，由于焊接是在高溫條件下進(jìn)行切焊和需要焊接過程保持一定時(shí)間，焊接連接件均處在較高溫度下工作。需要焊接的鋼帶，有的是熱軋狀態(tài)，表面存在一定厚度的氧化鐵、表面粗糙，存在一定厚度差，有的是冷硬狀態(tài)，表面光滑，但是硬度高，有的因需要高強(qiáng)度、硬度添加有合金，由于強(qiáng)度、硬度高，導(dǎo)致焊接時(shí)間長。連續(xù)生產(chǎn)線帶鋼焊接用導(dǎo)電、夾持工具，用銅或銅合金材制造，實(shí)際使用過程中由于焊接過程發(fā)熱、夾持和加載的滑動(dòng)磨損、變形，使用壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金，該銅合金強(qiáng)度和硬度高，導(dǎo)電性滿足要求、具有一定的耐熱性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為 NiO. 5 2. 0%，CrO. 05 0. 7%，ZrO. 05 0. 3%，BeO. 05 0. 3%，稀土 0. 05 0. 3%， 余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)元素；進(jìn)一步的，所述銅合金各合金元素優(yōu)選含量范圍為 Nil. 0 1. 5%,CrO. 30 0. 65%,ZrO. 10 0. 25%,BeO. 10 0. 25%，稀土0· 1 0. 25%， 余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。所述稀土為選自La和Ce中的一種或兩種。本發(fā)明采用以銅為基本金屬材料，輔以鈹?shù)葟?qiáng)化銅的合金元素，經(jīng)過高溫熔化、鑄錠、熱加工成必要的形狀，均勻化等的必要熱處理，獲得均勻固溶合金元素和具有銅化合物沉淀硬化的銅合金；加入少量的鎳，能是晶粒細(xì)化，提高機(jī)械性能、提高沖擊韌性、耐腐蝕性能和熱穩(wěn)定性。通過添加合金元素、形成沉淀和固溶強(qiáng)化獲得的銅合金具有高的滿足要求的導(dǎo)電性，同時(shí)強(qiáng)度、硬度高而耐磨、抗變形性好，有較高的耐熱性，從而使焊接的導(dǎo)電、夾持部件由于減少(緩)了變形、提高了實(shí)際焊接的總時(shí)間，提高作業(yè)率，即生產(chǎn)線的利用率，由于耐磨、和耐溫，能夠進(jìn)行焊接的次數(shù)大幅增加，提高導(dǎo)電、夾持銅合金部件的使用壽命。減少設(shè)備維護(hù)量。
一種制造所述銅合金的方法，包括以下步驟A、制備 Cu-Zr、Cu-Cr、Cu-Be 中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度1080°C 1100°C，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間45 250min ；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，溫度450 470°C時(shí)間120士 lOmin，空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C 士5°C保溫時(shí)間100士20min。所述步驟A中間合金的制備方法為將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至1150 1200°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的^ 或Cr或Be加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于1200 1320°C澆錠。采用中間合金的原因1、便于加入高熔點(diǎn)的難熔合金元素；2、使合金成分盡可能準(zhǔn)確；3、避免合金元素互熔時(shí)過熱；中間合金應(yīng)盡量滿足下列要求1、熔點(diǎn)低于或者接近于合金的融化溫度；2、盡量提高難熔元素的含量；3、化學(xué)成分要均勻一致，夾雜物少；4、中間合金的鑄塊具有脆性，易于碎成小塊，便于稱量；5、能夠抵抗大氣的腐蝕作用，保存期不應(yīng)碎成粉末。由于^ 和Cr的熔點(diǎn)高于Cu，單獨(dú)加入時(shí)不容易溶解在銅水中，因此通過步驟 A制備中間合金，使中間合金熔點(diǎn)低于1300°C，便于澆注。所述步驟B中在熔煉后，澆注前加入少量鋁，使銅液表面形成一層致密的三氧化二鋁保護(hù)膜，加入量一般為熔液總質(zhì)量的0. 15 0. 25%。少量鋁的加入可以減少其他合金元素的蒸發(fā)和氧化，降低型腔內(nèi)的蒸氣，這樣不僅提高了合金的流動(dòng)性，減少了氧化夾雜， 還改善了表面的粗糙度。通過本方法制造的銅合金具有以下物理性能電導(dǎo)率彡80%抗拉強(qiáng)度彡430MPa硬度HRB :60-100熱導(dǎo)率W(m. k) (20°C )彡 115使用這種銅合金制造的導(dǎo)電、夾持和加載用部件，在焊接條件焊接電流值平均值18KA，最大值25KA，最小值IOKA ；焊接速度平均值8. Om/min,最大值10m/min ；焊接碾壓力平均值8· OKN,最大值IIN焊接壽命由普通的銅合金的2500次左右提高至3200次以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種帶鋼焊接夾持和加載工具用銅合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比見表1，余量為 Cu和不可避免的雜質(zhì)元素；稀土元素La和Ce在合金中的作用相同，一般市售的為La和Ce 的混合稀土，Ce在混合稀土中的質(zhì)量百分含量為> 45%。一種制造所述銅合金的方法，包括以下步驟A、制備Cu-Zr、Cu-Cr, Cu-Be中間合金，將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至1200°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的&加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于 1200°C澆錠；Cu-Cr、Cu-Be中間合金制備方法同Cu-Zr中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、混合稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度 1100°C，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間250min ；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，更好地防止銅合金氧化，溫度470°C，時(shí)間130min，然后空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C 士5°C保溫時(shí)間120min。實(shí)施例2一種帶鋼焊接夾持和加載工具用銅合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比見表1，余量為 Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。一種制造所述銅合金的方法，包括以下步驟A、制備Cu-Zr、Cu-Cr, Cu-Be中間合金，將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至 1150°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的&加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于 1320°C澆錠；Cu-Cr、Cu-Be中間合金制備方法同Culr中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、混合稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度 1080°C，澆注前加入少量鋁，使銅液表面形成一層致密的三氧化二鋁保護(hù)膜，加入量一般為熔液總質(zhì)量的0. 15 0. 25%，以能夠完全覆蓋熔液表面為宜，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間50min ；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，目的是防止銅合金氧化，溫度450°C，時(shí)間llOmin，然后空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C 士5°C保溫時(shí)間80min。實(shí)施例3—種帶鋼焊接夾持和加載工具用銅合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比見表1，余量為 Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。一種制造所述銅合金的方法，包括以下步驟A、制備Cu-Zr、Cu-Cr, Cu-Be中間合金，將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至 1180°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的&加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于 1300°C澆錠；Cu-Cr、Cu-Be中間合金制備方法同Culr中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、混合稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度 IOSO0C，澆注前加入少量鋁，使銅液表面形成一層致密的三氧化二鋁保護(hù)膜，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間200min ；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，目的是防止銅合金氧化，溫度460°C，時(shí)間120min，然后空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C 士5°C保溫時(shí)間lOOmin。實(shí)施例4一種帶鋼焊接夾持和加載工具用銅合金，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比見表1，余量為 Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。
一種制造所述銅合金的方法，包括以下步驟A、制備Cu-Zr、Cu-Cr, Cu-Be中間合金，將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至 1170°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的&加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于 1310°C澆錠；Cu-Cr、Cu-Be中間合金制備方法同Culr中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、混合稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度 10900C，澆注前加入少量鋁，使銅液表面形成一層致密的三氧化二鋁保護(hù)膜，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間180min ；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，目的是防止銅合金氧化，溫度460°C，時(shí)間120min，然后空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C 士5°C保溫時(shí)間lOOmin。
表1實(shí)施例化學(xué)成分及焊接壽命(次)
權(quán)利要求
1.一種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金，其特征在于其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為NiO. 5 2. 0%,Cr0. 05 0. 7%,ZrO. 05 0. 3%,BeO. 05 0. 3%，稀土0. 05 0. 3%， 余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的銅合金，其特征在于其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Nil.0 1. 5%,CrO. 30 0. 65%,ZrO. 10 0. 25%,BeO. 10 0. 25%，稀土 0. 1 0. 25%，余量為 Cu和不可避免的雜質(zhì)元素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的銅合金，其特征在于所述稀土為選自La和Ce中的一種或兩種。
4.一種制造如權(quán)利要求1所述的銅合金的方法，包括以下步驟A、制備Cu-Zr、Cu-Cr、Cu-Be 中間合金；B、熔煉純銅，依次加入Ni、中間合金、稀土，熔煉后，進(jìn)行澆注，澆注溫度1080 1100°C，制成銅合金體；C、固溶處理溫度800士5°C，保溫時(shí)間45 250min；D、時(shí)效處理純銅粉裝箱保護(hù)，即把固溶處理后的銅合金放入裝滿純銅粉的箱子里，溫度450 470°C時(shí)間120士 lOmin，空冷至室溫；E、去應(yīng)力處理溫度180°C士5°C保溫時(shí)間100士20min。
5.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于所述步驟A中間合金的制備方法為將銅加入預(yù)熱的坩堝中熔化，升溫至1150 1200°C，將預(yù)熱至200°C搗碎的^ 或Cr或Be加入銅液中，升溫熔化，用攪棒攪拌至全部熔化，于1200 1320°C澆錠。
6.如權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其特征在于所述步驟B中在熔煉后，澆注前加入少量鋁，使銅液表面形成一層致密的三氧化二鋁保護(hù)膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶鋼焊接設(shè)備夾持和加載工具用銅合金及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為Ni0.5～2.0％，Cr0.05～0.7％，Zr0.05～0.3％，Be0.05～0.3％，稀土0.05～0.3％，余量為Cu和不可避免的雜質(zhì)元素；生產(chǎn)方法包括制備中間合金、熔煉純銅制成銅合金體、固溶處理、時(shí)效處理和去應(yīng)力處理，該銅合金強(qiáng)度和硬度高，導(dǎo)電性滿足要求、具有一定的耐熱性，由于耐磨、和耐溫，能夠進(jìn)行焊接的次數(shù)大幅增加，提高導(dǎo)電、夾持銅合金部件的使用壽命。
文檔編號(hào)C22F1/08GK102191405SQ20111013976
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者利小民, 常文亮, 曹輝, 王珊, 裴陳新 申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司