本發(fā)明涉及合金設(shè)計(jì)和應(yīng)用，具體涉及一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材及其制備方法。其適用于各種電器電路導(dǎo)線、繞阻、傳輸線及接觸線等。

背景技術(shù)：

1、隨著智能時(shí)代的開啟，高端制造業(yè)和電子工業(yè)得到了迅速發(fā)展，銅銀合金由于兼有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電的特性并具有優(yōu)良的彎曲、扭轉(zhuǎn)、抗疲勞、耐熱等綜合性能。因此，銅銀合金線材被廣泛應(yīng)用于電線電纜、震動(dòng)線圈、高速渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線、列車用接觸線、尖端數(shù)字通訊設(shè)備用信號(hào)傳輸線等領(lǐng)域。

2、傳統(tǒng)的銅銀合金線材常采用合金棒材擠壓制備獲得，如cn103572184a，通過(guò)真空熔煉制備含銀量15～20％的銅合金棒材，采用真空自耗電極精煉銅銀合金棒料，之后進(jìn)行熱擠壓、熱處理和拉拔得到最終產(chǎn)品。雖然所制得的銅銀合金材料能夠具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)異的導(dǎo)電率，然而。該方法并不能實(shí)現(xiàn)大長(zhǎng)度銅銀合金線的連續(xù)生產(chǎn)，也未提及能拉制成超細(xì)線材而依然保持高強(qiáng)度。

3、連鑄法近年來(lái)逐漸也用于銅銀合金線材的生產(chǎn)，如cn202210614091.2，采用上引冷型連鑄-連軋-連拉-真空保護(hù)氣氛退火的制備工藝制備了具有較低強(qiáng)度，但導(dǎo)電性能優(yōu)良且銀含量很低的銅銀合金。上引連鑄法熔鑄生產(chǎn)高合金含量的銅銀合金，但由于爐膛面積較大，生產(chǎn)高合金含量銅銀合金調(diào)整時(shí)轉(zhuǎn)換不靈活。另一方面由于爐膛一般采用耐火材料筑成，此在產(chǎn)品熔煉鑄造過(guò)程中產(chǎn)品容易出現(xiàn)耐火材料夾雜，無(wú)法連續(xù)拉制超細(xì)絲線材。cn112501471a公布了一種基于水平連鑄桿坯的合金銅銀合金絲線材制備方法，水平冷型連鑄技術(shù)生產(chǎn)銅銀合金線坯，然后進(jìn)行拉拔成形銅銀合金線材，采用水平連鑄法生產(chǎn)的銅銀合金線一出戲含氧量高，生產(chǎn)不穩(wěn)定等特點(diǎn)。

4、綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率的銅銀合金的高效、規(guī)?；a(chǎn)，人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果更優(yōu)的基于下引連鑄的cu-ag合金線材的制備工藝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材及其制備方法，該方法能在控制ag含量較低的基礎(chǔ)上，獲取量cu-ag合金的高抗拉強(qiáng)度及高導(dǎo)電率的最優(yōu)匹配，在保證cu-ag合金性能的前提下，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，本發(fā)明所述的一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法可用于制備包括但不限于圓形截面、矩形截面及其他異型截面的高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，其技術(shù)關(guān)鍵是：

4、所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的各組成元素和含量滿足下述要求：ag含量1～15wt％，nb含量≤1wt％，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總體含量小于0.5wt％。

5、本發(fā)明所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，優(yōu)選要求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容是：所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的各組成元素和含量滿足下述要求：ag含量3～7wt％，nb含量0～0.1wt％，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總體含量小于0.1wt％。

6、所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的橫截面包括但不僅限于圓形截面、矩形截面、多邊形截面、其他軸對(duì)稱或中心對(duì)稱截面，異型截面。

7、本發(fā)明還要求保護(hù)如前所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其特征是：其制備步驟和內(nèi)容依次滿足下述要求：

8、步驟1，配料：將原料單質(zhì)ag、cu-nb中間合金及單質(zhì)cu按成分配比，按合金配比進(jìn)行配料；其中：ag采用純銀，cu采用高純陰極銅(99.99％)，cu-nb中間合金nb含量為10wt％；

9、步驟2，加熱前預(yù)操作：將原料加入到真空下引連續(xù)鑄造爐內(nèi)，對(duì)爐腔進(jìn)行抽真空到＜10-2pa后，充入氬氣至爐內(nèi)氣壓達(dá)到0.01mpa，之后再次對(duì)爐腔進(jìn)行抽真空到＜10-2pa；

10、步驟3，保護(hù)氣氛加熱：首先加熱原料至1000℃±20℃升溫速率不低于20℃/min，沖入氬氣至爐內(nèi)氣壓達(dá)到0.07～0.08mpa；然后繼續(xù)加熱至cu開始熔化，沖入氬氣至爐內(nèi)氣壓達(dá)到0.1mpa；之后再次加熱原料至1250～1300℃后精煉10～15分鐘，以便開始之后的牽引cu-ag合金桿坯操作；

11、步驟4，對(duì)cu-ag合金桿坯進(jìn)行固溶處理；

12、步驟5，對(duì)cu-ag合金桿坯進(jìn)行時(shí)效處理；

13、步驟6，對(duì)cu-ag合金桿坯進(jìn)行多道次拉拔；

14、步驟7，對(duì)cu-ag合金桿坯進(jìn)行退火熱處理；最終制備得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材。

15、所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其制備步驟和內(nèi)容依次滿足下述要求之一或其組合：

16、其一，步驟1中所述的配料使用的原料中，純ag、純高純陰極銅的質(zhì)量百分比均不小于99.95％。

17、其二，步驟2和步驟3中，牽引cu-ag合金桿坯時(shí)，連鑄牽引速度為0.5～2mm/s，結(jié)晶器直徑8～12mm，結(jié)晶器冷卻水溫度要求不高于30℃，結(jié)晶器冷卻水入水口處流量不小于30lpm；

18、其三，步驟4中固溶處理的要求是固溶溫度720～920℃，保溫時(shí)間0～6h；

19、其四，步驟5中時(shí)效處理是要求是時(shí)效溫度為350～500℃，保溫時(shí)間0～20h；

20、其五，步驟6中多道次拉拔的要求如下：cu-ag合金的多道次拉拔總加工率＞90％，單道次拉拔加工率不超過(guò)30％；

21、其六，步驟7中退火熱處理的要求是退火溫度250-350℃，保溫時(shí)間0-6h。

22、進(jìn)一步優(yōu)選限定內(nèi)容中，步驟3中，所述鑄造工藝參數(shù)需滿足以下條件：當(dāng)選取結(jié)晶器直徑小于10mm時(shí)，保證牽引速度不高于1mm/s；當(dāng)結(jié)晶器直徑大于10mm而小于12mm時(shí)，需保證牽引速度不高于2mm/s。這是因?yàn)殍T坯凝固主要受到鑄造溫度、冷卻強(qiáng)度和牽引速度三個(gè)主要參數(shù)的影響，保證一定的參數(shù)匹配才可獲得鑄坯單晶組織，從而利于后續(xù)拉拔成形。

23、所述步驟7的實(shí)施過(guò)程中，退火溫度應(yīng)不高于時(shí)效溫度。這是因?yàn)榉乐雇嘶疬^(guò)程析出相的長(zhǎng)大粗化，影響性能。

24、本發(fā)明所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材其制備方法，其采用下引連鑄制備桿坯，通過(guò)調(diào)整冷卻工藝參數(shù)可獲取良好的定向凝固組織，通過(guò)真空熔煉，制備的合金桿坯含氧量低，避免了氧化物等夾雜帶入合金基體中，有利于后續(xù)的冷拔絲線材的穩(wěn)定生產(chǎn)，亦有利于導(dǎo)電率的提升。固溶及時(shí)效處理可以優(yōu)化合金的微觀組織，通過(guò)固溶可以消除鑄態(tài)桿坯中對(duì)強(qiáng)度及導(dǎo)電提升不利的枝晶組織，形成過(guò)飽和固溶體，在后續(xù)的時(shí)效過(guò)程中，形成細(xì)小且彌散分布的單質(zhì)ag相。時(shí)效后直接冷拉拔至所需規(guī)格的cu-ag合金線材，細(xì)小單質(zhì)ag相被拉長(zhǎng)形成細(xì)小的纖維強(qiáng)化相，增大了納米相與基體的接觸面積，大大提高了析出相的析出強(qiáng)化效果。本發(fā)明所述的高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材在上述制備工藝下所得成品的抗拉強(qiáng)度達(dá)到800～1100mpa、電導(dǎo)率達(dá)到70～85％iacs；其性能優(yōu)異。

25、本發(fā)明所提供的銅銀合金絲線材其制備方法生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單，易于操作，具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值，生產(chǎn)成本明顯低于近似的現(xiàn)有技術(shù)；其具有優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值與良好的市場(chǎng)潛力。

技術(shù)特征：

1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，其特征在于：所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的各組成元素和含量滿足下述要求：ag含量1～15wt％，nb含量≤1wt％，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總體含量小于0.5wt％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，其特征在于：所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的各組成元素和含量滿足下述要求：ag含量3～7wt％，nb含量0～0.1wt％，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總體含量小于0.1wt％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，其特征在于：所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的橫截面包括但不僅限于圓形截面、矩形截面、多邊形截面、其他軸對(duì)稱或中心對(duì)稱截面、異型截面。

4.權(quán)利要求1所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其特征在于：其制備步驟和內(nèi)容依次滿足下述要求：

5.按照權(quán)利要求4所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其特征在于：其制備步驟和內(nèi)容依次滿足下述要求之一或其組合：

6.按照權(quán)利要求4或5所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其特征是：所述步驟3中，鑄造工藝參數(shù)需滿足以下條件：當(dāng)選取結(jié)晶器直徑小于10mm時(shí)，保證牽引速度不高于1mm/s；當(dāng)結(jié)晶器直徑大于10mm而小于12mm時(shí)，需保證牽引速度不高于2mm/s。

7.按照權(quán)利要求4或5所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其特征是：所述步驟7的實(shí)施過(guò)程中，退火溫度應(yīng)不高于時(shí)效溫度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明主要涉及一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材，其各組成元素和含量滿足下述要求：Ag含量1～15wt％，Nb含量≤1wt％，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)總體含量小于0.5wt％。本發(fā)明還要求保護(hù)高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法，其主要內(nèi)容依次是：配料；加熱前預(yù)操作；保護(hù)氣氛加熱；對(duì)Cu?Ag合金桿坯先后分別進(jìn)行固溶處理、時(shí)效處理；對(duì)Cu?Ag合金桿坯進(jìn)行多道次拉拔；對(duì)Cu?Ag合金桿坯進(jìn)行退火熱處理，最終制備得到高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材。本發(fā)明所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的成品抗拉強(qiáng)度800～1100MPa，電導(dǎo)率達(dá)到70～95％IACS；其綜合性能優(yōu)異。高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金絲線材的制備方法步驟簡(jiǎn)單，易于操作，成本低于近似的現(xiàn)有技術(shù)；其，具有優(yōu)越的應(yīng)用價(jià)值與良好的市場(chǎng)潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：袁宏寶,郎春玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)盛科偉材熱導(dǎo)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6