一种高电阻率纯镍合金及其生产工艺的制作方法

文档序号:12347070阅读:644来源:国知局

本发明属于纯镍合金及其制备技术领域,具体涉及一种低碳、高镍的高电阻率纯镍合金及其生产工艺。



背景技术:

按照GB/T 5235-2007规定,纯镍合金的主要牌号有N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9和电真空用镍DN,其中最常用的为N6,其各组分质量百分含量为Ni≥99.5%,Si≤0.1%,Mn≤0.05%,C≤0.1%,Mg≤0.1%,Fe≤0.1%,S≤0.005%,P≤0.002%;电阻率为0.07-0.08Ω·mm2/m,不能满足一些电池极耳、铆钉、电真空等具有特殊高电阻率的使用要求。目前,通常使用增加C含量的方法来提高纯镍合金的电阻率,但C含量的增加一方面会降低纯镍合金的耐腐蚀性能,另一方面在真空冶炼过程中一般采用石墨C脱氧,C很难定量,导致纯镍合金的电阻率波动范围较大,不易控制。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种低碳、高镍的高电阻率纯镍合金。

本发明的另一目的是提供一种上述高电阻率纯镍合金的生产工艺。

本发明的目的是通过以下方案实现的:在保证Ni≥99.5%,C≤0.01%的前提下,通过添加引起晶格畸变的元素进行微合金化,保证成品棒丝材、板带材在光亮退火态时的电阻率达到0.095-0.105Ω·mm2/m。

一种高电阻率纯镍合金,包含有Ni、C、Si、Mn、Ti和Al,各组分的质量百分含量为Ni≥99.5%,C:0.002-0.01%,Si:0.06-0.12%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.09-0.15%,Al:0.09-0.15%。

作为对上述合金性能的进一步优化,各组分的质量百分含量为C:0.002-0.005%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.12-0.15%,余量为Ni;

或C:0.002-0.005%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.12-0.15%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni;

或C:0.002-0.005%,Si:0.09-0.12%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni。

或C:0.005-0.01%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.08%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni。

本发明高电阻率纯镍合金的生产工艺步骤为:(1)将各组分按照配方称重配料,备用;(2)将Ni和C放入真空熔炼炉,设定精炼期温度为1520±10℃,真空度≤5Pa,待合金熔体充分脱氧、液面平静后依次加入结晶Si、海绵Ti和Al块,然后在合金熔体出炉前的充氩操作后加入电解Mn,最后在1550±10℃的温度下浇铸形成铸锭;(3)将铸锭剥皮去除表面的氧化物(NiO)和夹杂物(MgO、Al2O3);(4)将真空熔炼炉的温度设定为800-900℃,然后加入剥皮后的铸锭进行二次加热,保温60-75min后以100℃/h的速率升温至1100±20℃,保温30-45min后进行开坯锻造;(5)根据使用需求压延或拉拔加工成所需形状、尺寸、规格。

本发明纯镍合金在光亮退火态时的电阻率为0.095-0.105Ω·mm2/m,远高于纯镍合金国标的0.07-0.08Ω·mm2/m;具有较高的Ni含量,更低的C含量,总杂质含量为0.04-0.05%,因而具有更好的耐腐蚀性能,抗拉强度为380-450 Mpa,延伸率为34-38 %,与传统N4、N6纯镍合金的上述性能相当,可用于有高电阻率要求的电池极耳、铆钉和电真空元器件、编网等。

具体实施方式

为了更好地理解本发明,现结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明合金中各组分的质量百分含量为C:0.002-0.005%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.12-0.15%,余量为Ni;生产工艺包括如下步骤:

(1)按照合金配方称重,备用;

(2)将Ni和C放入真空熔炼炉,设定精炼期温度为1520℃,真空度5Pa,待合金液体充分脱氧、液面平静后依次加入结晶Si、海绵Ti和Al块,然后在合金熔体出炉前的充氩操作后加入电解Mn,最后在1550℃的温度下浇铸形成铸锭;

(3)将铸锭剥皮去除表面的氧化物(NiO)和夹杂物(MgO、Al2O3);

(4)将真空熔炼炉的温度设定为800℃,然后加入剥皮后的铸锭进行二次加热,保温60min后以100℃/h的速率升温至1100℃,保温30min后进行开坯锻造;

(5)需要线材和棒材时,先锻造为方坯,然后经过轧制拉拔得到;而需要板材和带材时,则先锻造为板坯,然后经过轧制压延而得到。该合金成品光亮退火态时的电阻率为0.095-0.098Ω·mm2/m,总杂质含量0.45-0.5%;力学性能方面其抗拉强度为380-390 Mpa,延伸率为34-35%,可用于电池极耳和铆钉中。

实施例2

本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C:0.002-0.005%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.12-0.15%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni;生产工艺中步骤(2)中精炼期温度为1520℃,真空度4Pa,浇铸温度为1550℃;步骤(4)中真空熔炼炉的初始温度为800℃,保温65min后升温至1110℃,保温35min后进行开坯锻造,其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0.096-0. 101Ω·mm2/m,总杂质含量0.43-0.45%;力学性能方面其抗拉强度为385-395 Mpa,延伸率为35-36%,可用于电池极耳、铆钉和电真空元器件中。

实施例3

本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C:0.002-0.005%,Si:0.09-0.12%,Mn:0.05-0.10%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni。生产工艺中步骤(2)中精炼期温度为1525℃,真空度3Pa,浇铸温度为1555℃;步骤(4)中真空熔炼炉的初始温度为850℃,保温70min后升温至1115℃,保温40min后进行开坯锻造,其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0. 099-0. 102Ω·mm2/m,总杂质含量0.41-0.43%;力学性能方面其抗拉强度为400-425 Mpa,延伸率为34-37%,可用于铆钉、电真空元器件和编网中。

实施例4

本发明合金配方中各组分的质量百分含量为C:0.005-0.01%,Si:0.06-0.09%,Mn:0.05-0.08%,Ti:0.09-0.12%,Al:0.09-0.12%,余量为Ni。生产工艺中步骤(2)中精炼期温度为1530℃,真空度3Pa,浇铸温度为1560℃;步骤(4)中真空熔炼炉的初始温度为900℃,保温75min后升温至1120℃,保温45min后进行开坯锻造,其他操作同实施例1。得到的合金成品光亮退火态时的电阻率为0.10-0. 105Ω·mm2/m,总杂质含量0.4-0.45%;力学性能方面其抗拉强度为440-450 Mpa,延伸率为36-38%,可用于电真空元器件和编网中。

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