时效析出强化型铜合金材料的切变加工工艺的制作方法

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺。

背景技术：

铬锆铜(CuCrZr)化学成分(质量分数)％(Cr:0.05-1.5，Zr:0.02-0.4)硬度≥78HRB，电导率≥43ms/m。铬锆铜具有较高的强度和硬度，良好的导电性和导热性，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高，易于焊接。广泛用于电机整流子、点焊机、缝焊机、对焊机用电极以及其他高温要求强度、硬度、导电性、导垫性的零件。且其使用最频繁的形态为线、型。

传统的铬锆铜加工工艺为：铸造——挤压或锻造——固溶处理(也叫作淬火处理)——拉拔、轧制或者锻造——时效热处理——塑性加工、精整或定径处理——检验——入库。

其中，固溶处理的温度为900±50℃，这种高温条件，使固溶处理成为生产过程中能耗最为严重的环节。而且，由于固溶处理对入水速度、冷却强度以及淬火介质温度均匀性要求较高，增加了整个工艺的操作难度。容易因为操作不当，造成固溶温度不均匀，进而造成材料性能波动。

铬锆铜属于高强高导材料，变形抗力较大，本领域的技术人员普遍认为，铬锆铜强度高、硬度高，不适合采用连续挤压方法生产；如果要采用连续挤压工艺生产铬锆铜，需要对坯料进行预热，工装结构复杂，导致目前的铜加工领域，没有合适于铬锆铜的连续挤压生产工艺。

综上所述，现有技术中缺少一种工艺流程相对简单，并免除固溶热处理工艺流程的铬锆铜线、型材生产工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，以解决现有的生产工艺中，须要进行固溶处理，进而造成能耗大，操作难，容易引起材料性能波动的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，包括以下步骤：

步骤1，备料；取未经过固溶处理的时效析出强化型铜合金坯料；

步骤2，切变塑性加工；将预处理后的时效析出强化型铜合金坯料，输入连续挤压机进行单次或多次连续挤压；

步骤3，减径塑性加工；将切变塑性加工处理后的时效析出强化型铜合金坯料加工成合适截面或直径的线、型材；

步骤4，时效热处理；对减径塑性加工后的线、型材进行时效热处理，以提高其导电率；

步骤5，精整定径；对时效热处理后的线、型材进行轧制、锻造或拉伸，使其直径或截面尺寸达到目标值。

进一步的，所述时效析出强化型铜合金坯料为铬锆铜、铬青铜或锆青铜。本文所称时效析出强化型铜合金，范围包括铬锆铜、铬青、锆青铜和以铬锆为主要合金元素的铬锆铜合金系列，同时也适用于其他时效析出强化型铜合金。

进一步的，在所述步骤1中，所述时效析出强化型铜合金坯料为直径8～40mm的直条或盘圆，所述时效析出强化型铜合金坯料可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态。

进一步的，在所述步骤1后，还包括预处理；将步骤1中的时效析出强化型铜合金坯料进行表面处理，以除去时效析出强化型铜合金坯料表面的杂质。

进一步的，所述预处理包括车削、刷净、超声清洗、水洗、烘干。

进一步的，所述步骤2的切变塑性加工包括：

步骤2.1，进入挤压机；

步骤2.2，调节卸料间隙，选择挤压速度；

步骤2.3，调节供水流量，控制坯杆温度，使水温及出口温度不能过低。

进一步的，所述步骤2.3中，需要加大冷却速度时，采用大流量冷却、增加制冷装置、提高冷却水酒精含量中的一种或几种结合的方式；需要减缓冷却速度时，采用小流量冷却、减少制冷装置、降低冷却水酒精含量中的一种或几种结合的方式。

进一步的，所述步骤3的减径塑性加工，采用能够在获得所需截面尺寸和形状的同时使材料发生加工硬化的轧制、锻造或拉拔工艺。

进一步的，在所述步骤5，精整定径之后，还包括质检入库；

质检包括性能检验、尺寸检验、探伤以及称重核准；

质检合格后的产品入库储存，质检不合格的产品重新作为坯料加工。

进一步的，在所述步骤2，切变塑性加工后，需要收线；采用无盘收线机，散卷收线于料架上以便于后续加工时放线处理。

相较于现有技术，本发明提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，具有以下优点：

1、无需固溶处理，一方面缩短制备流程,提高了生产效率，另一方面解决了固溶温度不均匀，固溶处理快速淬火难以实现等传统加工遇到的技术难题，以及由此造成的材料性能波动；

2、所采用铬锆铜坯料，可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态，均能获得性能优异的时效析出强化型铜盘料,不受工艺限制，坯料来源广泛；

3、铬锆铜坯料经过切变塑性加工中的单次或多次连续挤压，强度、硬度、导电率等性能指标全面提升，大幅度超越现有标准和传统工艺生产产品的性能参数，具体来说，传统产品指标导电率78～82％IACS，硬度78～82HRB；本技术产品导电率≥85％IACS，硬度≥85HRB。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图；

图2为本发明的第二实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图；

图3为本发明的第三实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

图1为本发明的第一实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图。

如图1所示，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，备料；取未经过固溶处理的铬锆铜坯料；

所述铬锆铜坯料为直径8～40mm的直条或盘圆，所述铬锆铜坯料可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态。

步骤二，预处理；将步骤一中的铬锆铜坯料进行表面处理，以除去铬锆铜坯料表面的杂质；

所述表面处理包括但不限于车削、刷净、超声清洗、水洗、烘干。能够除去锆铜坯料表面的金属氧化物、污渍、灰尘等杂质附着物，有利于连续挤压机的加工，使切变塑性加工高效稳定的进行。

步骤三，切变塑性加工；将预处理后的铬锆铜坯料，输入连续挤压机进行单次或多次连续挤压；

所述步骤三的切变塑性加工依次包括如下步骤：

进入挤压机；调节卸料间隙，选择挤压速度；调节供水流量，控制坯杆温度，使水温及出口温度不能过低。

其中，在切变塑性加工过程中，可采用大流量冷却、增加制冷装置、提高冷却水酒精含量中的一种或几种相互结合的方式，来提高冷却效果，提高加工效率；需要减缓冷却速度时，采用小流量冷却、减少制冷装置、降低冷却水酒精含量中的一种或几种结合的方式。

需要说明的是，在切变塑性加工后，需要收线；常规的收线使用收卷机收卷，将加工坯料收于收线盘上，由于材料强度大，开卷、收卷困难；本实施例采用无盘收线机，散卷收线于料架上以便于后续加工时放线处理。

步骤四，减径塑性加工；将切变塑性加工处理后的铬锆铜材料加工成合适直径和截面尺寸的线、型材；合适的直径和截面尺寸指略大于目标值，具体可为大于目标值10％。

具体来说，减径塑性加工采用轧制或拉拔工艺，一方面为了加工硬化，另一方面为了改变截面尺寸和形状。

步骤五，时效热处理；对减径塑性加工后的线、型材进行时效热处理，以提高其导电率；

步骤六，精整定径；对时效热处理后的线、型材进行定向、定力拉伸，使其直径达到目标值；

步骤七，质检入库；对精整定径后的线、型材进行性能检验、尺寸检验、探伤以及称重核准；

质检合格后的产品入库储存，质检不合格的产品重新作为坯料加工。

相较于现有技术，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，具有以下优点：

1、无需固溶处理，一方面缩短制备流程,提高了生产效率，另一方面解决了固溶温度不均匀，固溶处理快速淬火难以实现等传统加工遇到的技术难题，以及由此造成的材料性能波动；

2、所采用铬锆铜坯料，可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态，均能获得性能优异的铬锆铜盘料,不受工艺限制，坯料来源广泛；

3、铬锆铜坯料经过切变塑性加工中的单次或多次连续挤压，强度、硬度、导电率等性能指标全面提升，大幅度超越现有标准和传统工艺生产产品的性能参数，具体来说，传统产品指标导电率78～82％IACS，硬度78～82HRB；本技术产品导电率≥85％IACS，硬度≥85HRB。

综上所述，本实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，可以高效、低能耗的生产高品质铬锆铜棒线,解决了高品质大盘卷铬锆铜生产的技术瓶颈,实现大盘卷铬锆铜产品连续生产，生产的大长度铬锆铜线、型材可用于高铁接触网线坯料和焊割耗材自动化生产坯料。

大盘卷铬锆铜定尺锯切后，可以得到直条状态的铬锆铜棒线材，生产过程快速、便捷，头尾料减少，大幅度提高了铬锆铜棒线的生产效率和成品率。

第二实施例

图2为本发明的第二实施例提供的时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图。

如图2所示，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，备料；取未经过固溶处理的铬青铜坯料；所述铬青铜坯料为直径8～40mm的直条或盘圆，常规尺寸包括但不限于：8mm、20mm、25mm、30mm。所述铬青铜坯料可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态。

步骤二，切变塑性加工；将预处理后的铬青铜坯料，进行等通道挤压处理；等通道挤压作为强烈塑性变形方法的一种,可使材料的晶粒尺寸细化到纳米级。

步骤三，收线；采用无盘收线机，散卷收线于料架上；

常规的收线使用收卷机收卷，将挤压出来的坯料收于收线盘上，由于材料强度大，收卷困难，开卷困难；而本实施例的无盘收线机收线方式，便于后续加工时放线处理。

步骤四，减径塑性加工；将切变塑性加工处理后的铬青铜材料加工成合适直径或截面尺寸的线、型材；

具体来说，减径塑性加工采用轧制工艺，一方面为了加工硬化，另一方面为了改变截面尺寸和形状。其最终产品可为棒材、线材、规则截面或者非对称截面型材。

步骤五，时效热处理；对减径塑性加工后的线、型材进行时效热处理，以提高其导电率；同时，消除内部应力，有利于后续的精整定径工序；

步骤六，精整定径；对时效热处理后的线、型材进行定向、定力拉伸，使其直径达到目标值。

相较于现有技术，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，具有以下优点：

1、无需固溶处理，一方面缩短制备流程,提高了生产效率，另一方面解决了固溶温度不均匀，固溶处理快速淬火难以实现等传统加工遇到的技术难题，以及由此造成的材料性能波动；

2、所采用铬青铜坯料，可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态，均能获得性能优异的铬青铜盘料,不受工艺限制，坯料来源广泛；

3、铬青铜坯料经过切变塑性加工中的连续多次挤压，强度、硬度、导电率等性能指标全面提升。

第三实施例

图3为本发明的第三实施例提供时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺的工艺流程图。

如图3所示，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，包括以下步骤：

步骤一，备料；取未经过固溶处理的锆青铜坯料；

所述锆青铜坯料为直径8～40mm的直条或盘圆，所述锆青铜坯料可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态。

步骤二，切变塑性加工；将预处理后的锆青铜坯料，输入连续挤压机进行单次或多次连续挤压；

所述步骤二的切变塑性加工依次包括如下步骤：

进入挤压机；调节卸料间隙，选择挤压速度；调节供水流量，控制坯杆温度。

其中，在切变塑性加工过程中，可采用大流量冷却、增加制冷装置、提高冷却水酒精含量中的一种或几种相互结合的方式，来提高冷却效果，提高加工效率。

步骤三，减径塑性加工；将切变塑性加工处理后的锆青铜材料加工成合适直径或截面尺寸的线、型材；

具体来说，减径塑性加工采用轧制或拉拔工艺，一方面为了加工硬化，另一方面为了改变截面尺寸和形状。

步骤四，时效热处理；对减径塑性加工后的线、型材进行时效热处理，以提高其导电率；

步骤五，精整定径；对时效热处理后的线、型材进行定向、定力拉伸，使其直径达到目标值。

相较于现有技术，本实施例提供一种时效析出强化型铜合金线、型材料的切变加工工艺，具有以下优点：

1、无需固溶处理，一方面缩短制备流程,提高了生产效率，另一方面解决了固溶温度不均匀，固溶处理快速淬火难以实现等传统加工遇到的技术难题，以及由此造成的材料性能波动；

2、所采用锆青铜坯料，可以为铸造状态、轧制状态、挤压状态或者锻造状态，均能获得性能优异的锆青铜盘料,不受工艺限制，坯料来源广泛；

3、锆青铜坯料经过切变塑性加工中的连续多次挤压，强度、硬度、导电率等性能指标全面提升，大幅度超越现有标准和传统工艺生产产品的性能参数。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。