專利名稱：一種銅銀鎂合金接觸線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種接觸線及其制備方法，特別涉及銅合金接觸線及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外高速鉄路的發(fā)展趨勢將朝著高效快捷、環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，這就要求高速鐵路用的接觸線有較高的抗拉強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性能。目前對高速鐵路用的接觸線綜合性能要求是抗拉強(qiáng)度彡550MPa,電導(dǎo)率彡80% IACS，軟化溫度彡450°C。國內(nèi)外對于聞速鐵路用關(guān)鍵材料都進(jìn)行了長期的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。聞速鐵路用接觸線一般添加一些高熔點、高硬度、低固溶度的金屬，如Cr、Nb、Ag等，借助合金質(zhì)點的纖維狀排列，在不影響電導(dǎo)率的前提下來増加銅線材的強(qiáng)度和耐磨性。另外，日本還采用大變形強(qiáng)化技術(shù)，進(jìn)行Cr、Nb系銅基復(fù)合材料強(qiáng)化的研究工作。國內(nèi)上海大學(xué)和西北エ業(yè) 大學(xué)提出采用定向凝固エ藝來提高銅合金強(qiáng)度。當(dāng)前，應(yīng)用最廣泛的接觸線是純銅、銅銀、銅鎂合金接觸線，其強(qiáng)度僅為350 400MPa，只適合中低速(250Km/h)鉄路，難以滿足高速鉄路的服役條件。德國聯(lián)邦股份公司的Re330型銅鎂合金接觸線較為先進(jìn)，抗拉強(qiáng)度達(dá)503MPa，電導(dǎo)率為68. 1% IACS，軟化溫度為385°C。國內(nèi)引進(jìn)德國的接觸線材料也是銅鎂合金，其強(qiáng)度和電導(dǎo)率也與上述值接近。通過上述方法生產(chǎn)出的接觸線的綜合性能均未達(dá)到高速鐵路用所需的接觸線綜合性能。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國迎來了高速列車發(fā)展的關(guān)鍵時期，對于高強(qiáng)高導(dǎo)接觸線材料有大量的需求。因此，研制出符合要求的高速鉄路接觸線是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明公開ー種銅銀鎂合金接觸線及其制備方法，通過在陰極銅中加入銀和鎂兩種金屬元素，并經(jīng)過一系列的加工后，制成同時具有高抗拉強(qiáng)度、高導(dǎo)電率和良好的高溫抗軟化性能的銅銀鎂合金接觸線。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明ー種銅銀鎂合金接觸線各組分含量為(重量比)0· 05
O.15%的銀和O. 20 O. 40%的鎂，雜質(zhì)總量不大于O. 1%，余量為銅。進(jìn)ー步，所述銅銀鎂合金接觸線抗拉強(qiáng)度為503 580MPa，電導(dǎo)率為82 89%IACS,伸長率大于8%，軟化溫度大于495°C。ー種上述銅銀鎂合金接觸線制備方法，包括以下步驟(I)熔煉按重量比稱取銅、銀、鎂置于熔銅爐中熔煉溫度為1250 1300°C，熔煉I 2h ;(2)精煉對合金進(jìn)行精煉除渣；(3)連鑄精煉完成后將液態(tài)合金轉(zhuǎn)入連鑄保溫爐；隨后進(jìn)行水平連續(xù)鑄造拉坯，拉坯速度在270-360mm/min,鑄造溫度為1200 1280°C，得到φ30 45mm的棒坯；(4)固溶處理對步驟(3)中所得到的棒坯進(jìn)行固溶處理，處理溫度為950±50°C，時間I 2h，保溫后進(jìn)行淬火；
(5)初步冷軋對經(jīng)過步驟⑷處理的所述棒坯進(jìn)行變形量為35 55%的冷變形加工；(6)時效處理時效溫度為450 550°C，保溫時間I 2小時；(7)冷軋對經(jīng)過步驟(6)處理的棒坯進(jìn)行變形量為35 55%的冷變形加工，得到φ 16 18mm的圓桿還；
(8)冷拉拔成型根據(jù)所需接觸線截面尺寸，對經(jīng)過步驟(7)處理的圓桿坯進(jìn)行4 6道次的孔型拉拔，得到設(shè)定直徑的銅銀鎂合金接觸線。進(jìn)ー步，所述步驟(I)中的熔煉為大氣熔煉。進(jìn)ー步，在所述步驟(I)中，所述銅的純度為99. 95%，所述銀以純元素的形式加入，所述鎂以銅鎂中間合金的形式加入。本發(fā)明根據(jù)銅自身的特性具有很好的導(dǎo)電性和耐蝕性；并在銅中添加入銀和鎂兩種金屬構(gòu)成銅銀鎂合金。經(jīng)過在高純度銅中合理添加合金元素，并通過熔煉-水平連鑄-冷軋-時效處理-冷軋-冷拉成型エ藝制造出的接觸線不僅具有較高的強(qiáng)度，同時又不會降低銅的導(dǎo)電性，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)503 580MPa，電導(dǎo)率可達(dá)82 89% IACS，伸長率大于8%，軟化溫度大于495°C。并且該銅銀鎂合金導(dǎo)線的エ藝簡單易行、成本較低、具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式實施例I :以銅為基體，向銅中加入的成分按總重量的百分比為O. 05%的銀、O. 20%的鎂，進(jìn)行大氣熔煉，并對合金熔液進(jìn)行精煉除渣；熔煉溫度為1280°C，熔煉2小時后，然后對合金進(jìn)行除渣。其中，銀以純元素的形式加入，鎂以含鎂20%的銅鎂中間合金的形式加入，銅的純度要求為99. 95%及以上，可為陰極銅或電解銅等。對精煉除渣后的合金進(jìn)行水平連續(xù)鑄造，鋳造溫度1250 °C。拉坯機(jī)采用拉-推-停-拉的拉坯エ藝曲線進(jìn)行拉坯，拉坯速度保持在280mm/min。同時采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水壓,二次冷卻距離,停/拉比,拉坯頻率等。合金材料經(jīng)水平連鑄獲得(p34mm鑄坯，合金進(jìn)行固溶處理，溫度為980°C，時間為90min。隨后對合金進(jìn)行塑性變形，變形量為35 50%。對冷軋變形后的合金進(jìn)行時效處理，時效溫度為500°C，保溫90min。再繼續(xù)進(jìn)行變形量為35 50%的冷變形加工，得到φΚ)~ I 8mm的圓桿坯，根據(jù)接觸線截面尺寸，經(jīng)過4 6道次的孔型拉拔，得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀鎂合金接觸線。該接觸線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度可達(dá)503MPa，電導(dǎo)率可達(dá)82. 6% IACS，伸長率可達(dá)8. 1%，軟化溫度495°C。實施例2 以銅為基體，向銅中加入的成分按總重量的百分比為O. 10%的銀、O. 30%的鎂，進(jìn)行大氣熔煉，并對合金熔液進(jìn)行精煉除渣，熔煉溫度為1300°C，熔煉I. 5小時后，然后對合金進(jìn)行除渣。其中，銅的純度要求為99. 95%及以上，可為陰極銅或電解銅等，銀以純元素的形式加入，鎂以含鎂20%的銅鎂中間合金的形式加入。對精煉除渣后的合金進(jìn)行水平連鑄，鋳造溫度1280°C，拉坯機(jī)采用拉-推-停-拉的拉坯エ藝曲線進(jìn)行拉坯，拉坯速度保持在300mm/min。同時采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水壓，二次冷卻距離，停/拉比，拉坯頻率等。合金材料經(jīng)水平連鑄獲得cp30mm鑄坯，合金進(jìn)行固溶處理，溫度為990°C，時間為60min。隨后對合金進(jìn)行塑性變形，變形量為35 50%。對冷軋變形后的合金進(jìn)行時效處理，時效溫度為450°C，保溫2h。再繼續(xù)進(jìn)行變形量為30 50%的冷變形加工，得到φΚ 18mm的圓桿坯，根據(jù)不同的接觸線截面尺寸要求，經(jīng)過4 6道次的孔型拉抜，得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀鎂合金接觸線。該接觸線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度可達(dá)540MPa，電導(dǎo)率可達(dá)88. 5% IACS，伸長率可達(dá)9. 3%，軟化溫度525°C。實施例3 以銅為基體，向銅中加入的成分按總重量的百分 比為O. 15%的銀、O. 20%的鎂，進(jìn)行大氣熔煉，并對合金熔液進(jìn)行精煉除渣，熔煉溫度為1285°C，熔煉2小時后，然后對合金進(jìn)行除渣。其中，銅的純度要求為99. 95%及以上，可為陰極銅或電解銅等，銀以純元素的形式加入，鎂以銅鎂中間合金的形式加入。對精煉除渣后的合金進(jìn)行水平連鑄，鋳造溫度1240°C，拉坯機(jī)采用拉-推-停-拉的拉坯エ藝曲線進(jìn)行拉坯，拉坯速度保持在320mm/min，同時采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水壓，二次冷卻距離，停/拉比，拉坯頻率等。合金材料經(jīng)水平連鑄獲得<p34mm鑄坯，合金進(jìn)行固溶處理，溫度為970°C，時間為120min。隨后對合金進(jìn)行塑性變形，變形量為35 45%。對冷軋變形后的合金進(jìn)行時效處理，時效溫度為520°C，保溫I. 5h。再繼續(xù)進(jìn)行變形量為35 50%的冷變形加工，得到fl6 ~ 18mm的圓桿坯,根據(jù)不同的接觸線截面尺寸要求，經(jīng)過4 6道次的孔型拉抜，得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀鎂合金接觸線。該接觸線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度可達(dá)525MPa，電導(dǎo)率可達(dá)86. 6% IACS，伸長率可達(dá)9. 8%，軟化溫度520°C。實施例4 以銅為基體，向銅中加入的成分按總重量的百分比為O. 15%的銀、O. 30%的鎂，進(jìn)行大氣熔煉，并對合金熔液進(jìn)行精煉除渣，熔煉溫度為1300°C，熔煉I小時后，然后對合金進(jìn)行除渣。其中，銅的純度要求為99. 95%及以上，可為陰極銅或電解銅等，銀以純元素的形式加入，鎂以銅鎂中間合金的形式加入。對精煉除渣后的合金進(jìn)行水平連鑄，鋳造溫度1250°C，拉坯機(jī)采用拉-推-停-拉的拉坯エ藝曲線進(jìn)行拉坯，拉坯速度保持在340mm/min，同時采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水壓，二次冷卻距離，停/拉比，拉坯頻率等。合金材料經(jīng)水平連鑄獲得tp30mm鑄坯，合金進(jìn)行固溶處理，溫度為950°C，時間為120min。隨后對合金進(jìn)行塑性變形，變形量為35 50%。對冷軋變形后的合金進(jìn)行時效處理，時效溫度為500°C，保溫I. 5h。再繼續(xù)進(jìn)行變形量為35 50%的冷變形加工，得到φ16 ~8mm的圓桿坯，根據(jù)不同的接觸線截面尺寸要求，經(jīng)過4 6道次的孔型拉抜，得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀鎂合金接觸線。該接觸線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度可達(dá)565MPa，電導(dǎo)率可達(dá)85. 4% IACS，伸長率可達(dá)8. 7%，軟化溫度536°C。實施例5 以銅為基體，向銅中加入的成分按總重量的百分比為O. 15%的銀、O. 40%的鎂，進(jìn)行大氣熔煉，并對合金熔液進(jìn)行精煉除渣，熔煉溫度為1280°C，熔煉I. 5小時后，然后對合金進(jìn)行除渣。其中，銅的純度要求為99. 95%及以上，可為陰極銅或電解銅等，銀以純元素的形式加入，鎂以銅鎂中間合金的形式加入。對精煉除渣后的合金進(jìn)行水平連鑄，鋳造溫度1230°C，拉坯機(jī)采用拉-推-停-拉的拉坯エ藝曲線進(jìn)行拉坯，拉坯速度保持在310mm/min，同時采用適當(dāng)?shù)睦鋮s水壓，二次冷卻距離，停/拉比，拉坯頻率等。合金材料經(jīng)水平連鑄獲得鑄坯，合金進(jìn)行固溶處理，溫度為980°C，時間為IOOmin。隨后對合金進(jìn)行塑性變形，變形量為40 55%。對冷軋變形后的合金進(jìn)行時效處理，時效溫度為460°C，保溫2h。再繼續(xù)進(jìn)行變形量為35 55%的冷變形加工，得到φΙ6 ！8mm,的圓桿坯，根據(jù)不同的接觸線截面尺寸要求，經(jīng)過4 6道次的孔型拉抜，得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀鎂合金接觸線。該接觸線產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度可達(dá)580MPa，電導(dǎo)率可達(dá)84. 8 % IACS,伸長率可達(dá)8. 2 %，軟化溫度545°C。表I本發(fā)明的合金化學(xué)成分及性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.ー種銅銀鎂合金接觸線，其特征在于，所述銅銀鎂合金接觸線各組分含量為(重量比):0.05 O. 15%的銀和O. 20 O. 40%的鎂，雜質(zhì)總量不大于O. I %，余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述銅銀鎂合金接觸線，其特征在于，所述銅銀鎂合金接觸線抗拉強(qiáng)度為503 580MPa，電導(dǎo)率為82 89% IACS，伸長率大于8%，軟化溫度大于495°C。
3.—種銅銀鎂合金接觸線制備方法，包括以下步驟 (1)熔煉按重量比稱取銅、銀、鎂置于熔銅爐中熔煉溫度為1250 1300°C，熔煉I 2h ； (2)精煉對合金進(jìn)行精煉除渣； (3)連鑄精煉完成后將液態(tài)合金轉(zhuǎn)入連鑄保溫爐；隨后進(jìn)行水平連續(xù)鑄造拉坯，拉坯·速度在270-360mm/min,鑄造溫度為1200 1280。V,得到φ3O 45mm的棒還； (4)固溶處理對步驟(3)中所得到的棒坯進(jìn)行固溶處理，處理溫度為950±50°C，時間I 2h，保溫后進(jìn)行淬火； (5)初步冷軋對經(jīng)過步驟(4)處理的所述棒坯進(jìn)行變形量為35 55%的冷變形加ェ； (6)時效處理時效溫度為450 550°C，保溫時間I 2小時； (7)冷軋對經(jīng)過步驟(6)處理的棒坯進(jìn)行變形量為35 55%的冷變形加工，得到φ 16 18mm的圓桿還； (8)冷拉拔成型根據(jù)所需接觸線截面尺寸，對經(jīng)過步驟(7)處理的圓桿坯進(jìn)行4 6道次的孔型拉拔，得到設(shè)定直徑的銅銀鎂合金接觸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的熔煉為大氣熔煉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備方法，其特征在于，在所述步驟(I)中，所述銅的純度為99. 95%，所述銀以純元素的形式加入，所述鎂以銅鎂中間合金的形式加入。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于針對背景技術(shù)的不足，提供一種銅銀鎂合金接觸線及其制備方法，銅銀鎂合金接觸線按重量百分比為0.05～0.15％的銀和0.20～0.40％的鎂，雜質(zhì)總量不大于0.1％，余量為銅。通過熔煉-水平連鑄-冷軋-時效處理-冷軋-冷拉成型工藝，制造出的接觸線不僅具有很高的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性，而且該工藝簡單易行、成本較低、具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C22C9/00GK102851527SQ20121033007
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者李勇, 柳瑞清, 鄧予生, 張建波, 武淑珍, 許方 申請人:江西理工大學(xué), 白銀有色西北銅加工有限公司