一种高延展性铜铁合金及其制备方法和铜铁合金丝材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及有色金属合金技术领域，具体设及一种高延展性铜铁合金及其制备方 法和铜铁合金丝材。
【背景技术】
[0002] 金属材料有着广泛的应用范围，但国内外对铜铁合金的报道却极少，由金属材料 学的知识可W预测到化-化合金的一些特点；（1)烙点应高于化而低于Fe，若将其用做真 空电触头材料来替代化合金，则可改善其耐电弧烧蚀能力；（2)纯铜和纯铁都具有良好的 延展性，因此化-化合金应该也具备该性能；（3)用化替代部分Cu可W降低化材料的成 本；(4)具有电磁屏蔽效果。
[0003] 图1所示为化-化二元合金相图，初级固溶理论认为；两种元素的原子半径及电化 学性质越相似，则越容易形成固溶体，但化-化系却是例外，它们的原子半径几乎相等，化 学亲和力或电负性W及其他化学性质都很类似，但在烙点W下的溶解度却很小，从金属相 图上看化在化中只有2. 5%无限固溶。随着化含量的增加，化-化合金在凝固过程中极 易形成偏析严重的组织，即合金的显微组织主要W初生的富化枝晶形式存在于化基体中， 化含量越高，a-化枝晶越粗大，因为该合金的该一特性，大大阻碍了化-化合金的生产与 应用。
[0004] 合金在冶炼过程中，一些元素是W中间合金的方式加入。利用中间合金加入的方 式，一方面可W减少合金元素的烙炼损耗，从而实现对合金化学成分的精确控制；另一方 面，在降低烙炼温度的同时也缩短了烙炼时间，有利于提高烙炼设备的寿命，且节约能源。 另有研究表明，中间合金的组成、结构等因素也会对所制备合金的性能产生重要影响。
[0005] 因此，通过在生产化-化二元合金过程中采用特定的中间合金母料，W期改变所 制备化-化二元合金的固溶性，优化其性能及拓展应用范围，成为一种新的研究思路。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高延展性铜铁合金及其制备方法和铜铁合金丝材，采 用特定组成的中间合金母料，结合特定的工艺，制备的化化合金铸态和锻态时化与化固 溶良好，化元素分布均匀、不偏析，具有良好的加工性。进一步加工成丝材后，具有高的延 展性能。
[0007] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[000引一种高延展性铜铁合金，按重量百分含量计，该铜铁合金化学成分中；化为4. 0~ 8. 0%，余量为化及不可避免的杂质；优选的化学成分为；化为4. 8~5. 8%，余量为化及 不可避免的杂质；其化学成分中；C《0. 03%，S《0. 01%，P《0. 01%。
[0009] 所述高延展性铜铁合金按照如下步骤进行制备：
[0010] (1)原料准备及配料
[0011] 将阴极铜和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， 然后按所需比例准确称重；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，电解镶采用浓度40vol. %的硝酸清洗；所述中间合金 母料为条状铜铁中间合金，按重量百分含量计，该中间合金化学成分为；Fe45~60%，Ni 0.20~0.35%，RE〉0,化为余量；其中；RE为稀±元素La和Ce;该中间合金化学成分优选 为；Fe48 ~52%，Ni0. 20 ~0. 30%，La<0. 02%，Ce<0. 04%，Cu为余量。
[0012] 所述中间合金母料作为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；所述中间合金母料的制备包括如下（a)-(e)步骤：
[0013] (a)原料准备：原料选择阴极铜、工业纯铁和电解镶，原料使用前依次经酸洗、水 洗和烘干处理，W保证所有原料清洁；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，电解镶采用浓度40vol. %的硝酸清洗。按重 量百分含量计，原料中各元素百分含量为；Fe45~60%，Ni0.20~0.35%，RE0.05~ 0. 1%，化为余量；其中；RE为稀±元素La和Ce;原料中各元素百分含量优选为；Fe48~ 52%，Ni0. 25 ~0. 30%，La0. 02 ~0. 025%，Ce0. 04 ~0. 045%，Cu为余量。
[0014] 化）真空感应烙炼；
[0015] 按照原料中各元素比例配料，然后进行真空感应烙炼，烙炼过程具体为；将阴极 铜、工业纯铁按配比装入相蜗内，炉内抽真空后送电烙化，1300~1550°C精炼20-30min;加 入Ni和CaF后再次精炼20-30min;最后加入La和Ce，40~50秒后开始带电诱铸；烙炼过 程中，真空度《8Pa，精炼温度控制在1300~1550°C;诱铸获得合金铸锭；
[0016] (C)铸锭锐面；
[0017] 用立式锐床去除铸锭表面2-3mm厚的表层，其目的是除去杂质含量高的部分，同 时利于后续加工；
[001引 （d)热轴开巧；
[0019] 轴制温度1000~1015°C，保温90~100分钟，轴制6-7个道次，热轴至10~12mm， 然后冷加工至5~6mm;
[0020] (e)热轴开巧后的板材进行清洗，清洗过程为：先用浓度30vol. %的硫酸洗去板 材表面的氧化皮，再用清水将表面的残酸冲洗干净；清洗后剪切成所需规格的条状铜铁中 间合金材料。
[0021] 0)真空烙炼
[002引将阴极铜、中间合金母料装入相蜗内，送电烙化后精炼20-30min，然后加入CaF， 再次精炼20-30min，再在炉内充入惰性气体Ar后开始带电诱铸，即获得所述高延展性铜铁 合金铸锭；真空烙炼过程中：精炼温度控制在1200~1500°C;真空度《2Pa。
[0023] 所制备的高延展性铜铁合金中（铸锭化e元素分布均匀、不偏析。
[0024] 将所制备的高延展性铜铁合金（铸锭）进一步加工成丝材，过程包括如下步骤：
[0025] (1)合金铸锭车光：
[0026] 将铜铁合金铸锭表面车光。
[0027] (2)热锻及锻后车光：
[0028] 在750Kg空气键上自由锻造，电炉加热温度850~875°C，保温60~100分钟后， 进行两徵两拔后锻至。42~50mm椿材；然后车光至。40~45mm椿材。
[0029] (3)热轴制；
[0030] 电炉加热温度845~855°C，保温70~80分钟后，在。250X350孔型轴机上轴制 (梗压）至。10~ISmm椿材。
[0031] (4)冷加工及中间过程真空退火：
[0032] 将步骤（3)所得。10~15mm椿材依次进行盘圆、退火和冷拉拔处理，重复该过程 3~5次，获得。1. 2~2. 0mm丝材后再进行退火处理，退火温度550~730°C。
[003引 妨微丝拉拔：
[0034] 真空退火后软态。1.2~2. 0mm丝材进行多次拉拔处理，获得直径。0.05~ 0. 1mm铜铁合金丝材，具体过程为：
[00巧]将。1.2~2. 0mm丝材拉拔至。0.8~1. 2mm，每道次加工率15 % ;连续氨气退 火炉退火处理：炉温740°C，引取（机）速度70~80之间，退火后丝材延伸率>25% ;将 。0. 8~1. 2mm丝材拉拔至。0. 3~0. 5mm，每道次加工率15%;连续氨气退火炉退火处理； 炉温740°C，引取（机）速度70~80之间，退火后丝材延伸率> 25%;将。0.3~0.5mm 丝材拉拔至。0. 15~0. 2mm，每道次加工率13% ;连续氨气退火炉退火处理；炉温740°C， 引取（机）速度70~80之间，退火后丝材延伸率> 20%;将。0. 15~0.2mm丝材拉拔至 。0. 05~0. 1mm，每道次加工率12%;连续氨气退火炉退火处理；炉温740°C，引取（机）速 度70~80之间，退火后丝材延伸率为13-16%。
[0036] 所制备的铜铁合金丝材成品尺寸公差精度高，其直径。0. 05~0. 1mm，抗拉强度 > 400N/mm2;延伸率为13-16%。该铜铁合金还具有优异的电磁屏蔽效果。
[0037] 本发明的优点及有益效果如下：
[003引 1、为生产高延展性化-Fe合金，采用化化中间合金母料。母料铸锭上、中、下成分 均匀，化元素分布均匀、不偏析；采用该母料并配合特点的制备工艺可降低高延展性化-Fe合金的烙点，减少化的氧化和烧损，并通过二次真空重烙，使高延展性化-化合金中化的 分布均匀、不偏析。
[0039] 2、为制成成分均匀的化化中间合金母料，加入特定配比的稀±元素La(铜）和 Ce(锦），稀±元素La和Ce具有净化、去杂作用，并在特定工艺条件下与其他元素协同作 用，从而充分细化化-化合金铸态组织的晶粒，减少偏析的产生。
[0040] 3、所制备的高延展性铜铁合金化学成分稳定，化元素在合金中的分布均匀不偏 析。
[004U 4、所制备的高延展性铜铁合金加工性能极佳，加工的丝材成品尺寸公差精度 高，微丝直径。可达0. 05~0. 1mm;机械性能优良，丝材抗拉强度> 400N/mm2,延伸率为 13-16%;铜铁合金还具有优异的电磁屏蔽效果，性能稳定