一种铜铁合金丝材及其制备方法_2

文档序号:8959816阅读:来源:国知局
【附图说明】
[0040] 图1为CuFe二元合金相图。
[0041 ] 图2为实施例1制备的CuFe中间合金金相微观形貌图。
[0042] 图3为实施例1制备的CuFe合金铸造状态下金相微观形貌图。
[0043] 图4为实施例1制备的CuFe合金锻造状态下金相微观形貌图。
[0044] 图5为实施例1制备的CuFe合金拉伸至Φ8. 4mm时金相微观形貌图。
【具体实施方式】
[0045] 以下结合附图及实施例详述本发明。
[0046] 本发明以铜铁中间合金作为Cu-Fe合金丝材制备用的母料,该中间合金的制备过 程为:原料准备一配料一真空熔炼一母料成分分析一铸锭铣面一热乳一酸洗、水洗一剪切; 以下实施例按照如下步骤制备:
[0047] (1)原料准备
[0048] 原料中各元素配比为(wt. % ) :Fe 45 ~60%,Ni 0· 20 ~0· 35%,RE 0· 05 ~ 0.1%,Cu为余量;其中:RE为稀土元素 La和Ce;优选的原料配比为:Fe 48~52%,Ni 0· 25 ~0· 30%,La 0· 02 ~0· 025%,Ce 0· 04 ~0· 045%,Cu 为余量。
[0049] (2)配料:按原料中各元素配比准确称重。将阴极铜、工业纯铁、电解镍表面经酸 洗、水洗、烘干处理,确保所有原料清洁。酸洗过程为:阴极铜采用浓度30vol. %的硫酸清 洗,工业纯铁采用浓度30vol. %的盐酸清洗,电解镍采用浓度40vol. %的硝酸清洗。
[0050] (3)真空熔炼
[0051] 将阴极铜、工业纯铁装入坩埚内,电解镍和CaF装入加料斗内,稀土元素 La和Ce 装入加料器内;封炉抽真空,真空度< 8Pa(即6X10 2mmHg);送电熔化后精炼25min,然后 Ni (电解镍)和CaF再次精炼25min,最后加入La和Ce,45秒后开始带电浇铸,获得合金铸 锭。真空熔炼采用的真空感应电炉型号:ZG-0. 025 ;精炼温度控制在1300~1550°C。
[0052] (4)母料成分分析
[0053] 采用氟化氢铵遮蔽Fe,然后用化学滴定检测母料铸锭上、下Cu的含量,精准确定 母料中Cu、Fe成分对下一步CuFe系合金的生产十分重要。
[0054] (5)铸锭铣面
[0055] 用立式铣床去除锭表面杂质含量高的部分(去除2mm厚度表层),同时利于后续加 工。
[0056] (6)热乳开坯
[0057] 电炉加热:温度IOKTC,保温90~100分钟,热乳至12mm,冷加工至5~6mm。所 用设备:Φ 250 X 450二辊热乳机。
[0058] (7)酸洗、水洗:用硫酸(30ν〇1· % )洗去母料表面的氧化皮并用清水将表面的残 酸冲洗干净。
[0059] (8)剪切:将母料板材剪切成所需规格条状中间合金待用。
[0060] 将上述制备的条状中间合金作为所需制备的高强高延展性铜铁合金丝材的母料, 用于制备高强高延展性铜铁合金丝材的过程如下:
[0061] (1)原料准备及配料
[0062] 将阴极铜和条状中间合金母料表面依次经酸洗、水洗和烘干处理,确保所有原料 清洁,所述酸洗是指:阴极铜采用浓度30vol. %的硫酸清洗,工业纯铁采用浓度30vol. % 的盐酸清洗,电解镍采用浓度40vol. %的硝酸清洗;
[0063] 所要制备的铜铁合金丝材化学成分为(wt. % ) :Fe为8. 0~13. 0%,余量为Cu及 不可避免的杂质;优选的化学成分为(wt. % ) :Fe为8. 5~11. 5%,余量为Cu及不可避免 的杂质;合金中:C彡0· 03%,S彡0· 01%,P彡0· 01%。
[0064] 将清洗后的原料按所需合金配比准确称重;所述中间合金母料作为所需制备高延 展性铜铁合金中铁元素和部分铜元素的来源,所述阴极铜作为剩余部分铜元素的来源;
[0065] (2)真空熔炼
[0066] 真空熔炼过程中:精炼温度控制在1200~1500 °C ;真空度彡2Pa (即 I. 5X 10 2mmHg);真空熔炼所用设备:ZG-0.0 25真空感应电炉,熔炼过程为:
[0067] 将阴极铜、条状中间合金母料装入坩埚内,CaF装入加料斗内,封炉抽真空,送电熔 化后精炼20min,然后加入CaF,再次精炼20min,再在炉内充入惰性气体Ar后开始带电浇 铸,即获得铜铁合金铸锭。
[0068] (3)采用等离子体原子发射光谱仪(ICP-1000)检测所制备的铜铁合金铸锭上、 中、下Fe的成分。
[0069] (4)合金铸锭车光:
[0070] 将成分合格的铜铁合金铸锭在CA6140车床上表面车光。
[0071] (5)热锻及锻后车光:
[0072] 在750Kg空气锤上自由锻造,电炉加热温度860°C,保温90分钟后,进行两镦两拔 后锻至Φ 45mm棒材;然后车光至Φ 42mm棒材。
[0073] ⑶热乳制:
[0074] 电炉加热温度850°C,保温70分钟后,在Φ250Χ350孔型乳机上乳制(梗压)至 Φ 13mm棒材。
[0075] (7)冷加工及中间过程真空退火:
[0076] 将步骤(3)所得Φ 13mm棒材依次进行盘圆、退火(退火温度550~730°C )和冷 拉拔处理,重复该过程4次,获得Φ I. 5mm丝材后再进行550~730°C条件下的退火处理; 该步骤中所用设备LS-20吨链式拉拔机;1/560、1/350、1/250立式拉伸机;Φ800井式真空 退火炉等。
[0077] (8)微丝拉拔:
[0078] 真空退火后软态Φ I. 5mm丝材进行多道次拉拔处理,每道次加工率15 %,拉拔至 Φ0. 9mm;连续退火炉退火处理(氢气):炉温740°C,引取(机)速度80,退火后丝材延伸 率彡25% ;将Φ0. 9mm丝材进行多道次拉拔处理,每道次加工率15%,拉拔至Φ0. 4mm;连 续退火炉退火处理(氢气):炉温740°C,引取(机)速度70,退火后丝材延伸率彡25 %;将 Φ0. 4mm丝材拉拔至Φ0. 18mm,每道次加工率13%;连续氢气退火炉退火处理:炉温740°C, 引取(机)速度70,退火后丝材延伸率多20%;将Φ0. 18mm丝材拉拔至Φ0. 06mm,每道次 加工率12% ;连续氢气退火炉退火处理:炉温740°C,引取(机)速度70,退火后丝材延伸 率彡10%〇
[0079] 实施例1
[0080] 1、本实施例制备铜铁中间合金母料各原料的具体用量为(wt. % ) :Fe = 48% ;Ni =0· 25% ;La = 0· 02% ;Ce = 0· 04% ;Cu = 51. 69% ;所得中间合金母料(1#)成分见表 1,该中间合金金相微观形貌图如图2,由图2和表1数据可以看出,本发明制备的铜铁中间 合金化学成分稳定,铸锭上、中、下成分均勾;Fe元素在中间合金中分布均勾、不偏析。
[0081] 2、制备高强高延展性CuFe合金,化学成分设计为(wt. % ) :Fe = 8. 8%,Cu = 91. 2%。所制备的铜铁合金铸锭成分如表2所示,铸锭化学成分稳定,铸锭上、中、下成分均 匀;铸造状态下金相微观形貌图如图3所示,可以看出,Cu、Fe固溶良好,尚有部分游离状态 的富Fe存在。铸锭经锻造后的金相微观形貌如图4所示,铸态下游离的富Fe经过加热和 锻打得到部分破碎。
[0082] 3、将CuFe合金棒材加工成丝材,拉伸至Φ8. 4mm丝材时的金相微观形貌如图5,从 图中可以看出,经过反复加热、热处理和反复梗压、拉伸加工后,Fe的分布更加均匀、细化。 最终制备成Φ0. 06mm丝材,经测试,该Φ0. 06mm丝材抗拉强度440N/mm2;延伸率为12. 5%; 该铜铁合金还具有优异的电磁屏蔽效果。
[0083] 实施例2
[0084] 1、本实施例制备铜铁中间合金母料过程同实施例1。
[0085] 2、制备高强高延展性CuFe合金,化学成分设计为(wt. % ) :Fe = 9. 0%,Cu = 91. 0%。所制备的铜铁合金铸锭成分如表2所示,铸锭化学成分稳定,铸锭上、中、下成分均 匀;
[0086] 3、将CuFe合金铸锭加工成Φ0. 06mm丝材,经测试,该Φ0. 06mm丝材抗拉强度 443N/mm2;延伸率为12% ;该铜铁合金还具有优异的电磁屏蔽效果。
[0087] 实施例3
[0088] 1、本实施例制备铜铁中间合金母料过程同实施例1。
[0089] 2、制备高强高延展性CuFe合金,化学成分设计为(wt. % ) :Fe = 9. 5%,Cu = 90. 5%。所制备的铜铁合金铸锭成分如表2所示,铸锭化学成分稳定,铸锭上、中、下成分均 匀;
[0090] 3、将CuFe合金铸锭加工成Φ0. 06mm丝材,经测试,该Φ0. 06mm丝材抗拉强度 445N/mm2;延伸率为11. 2% ;该铜铁合金还具有优异的电磁屏蔽效果。
[0091] 实施例4
[0092] 1、本实施例制备铜铁中间合金母料过程
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