一种高性能铜母线及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种高性能铜母线及其制备工艺，其组成元素包括铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶以及不可避免的杂质；组成元素重量百分含量如下：铜94％‑99％、钛1.2％‑2.6％、硅0.5％‑0.8％、镱0.1％‑0.3％、锆0.5％‑0.9％、钒0.12％‑0.18％、铌0.06％‑0.1％、锶0.02％‑0.05％以及不可避免的杂质总量小于等于0.03％。制备工艺包括以下步骤：S1:备料；S2:熔炼；S3:保温静置；S4：连续拔铸；S5：刮皮；S6：酸洗；S7：连续挤压；S8：连续模锻；S9：表面处理。本发明专利技术通过设置二次退火和二次酸洗步骤，提升了铜母线的机械强度高，不仅不会出现性能过硬而脆断，也不会因性能影响偏软。

A High Performance Copper Bus and Its Fabrication Technology

The invention provides a high-performance copper bus bar and its preparation process, its constituent elements include copper, titanium, silicon, ytterbium, zirconium, vanadium, niob, strontium and inevitable impurities; the weight percentage content of the constituent elements is as follows: copper 94%99%, titanium 1.2%2.6%, titanium 0.5%0.8%, silicon 0.5%8209 0.8%, ytterbium 0.1%8209 0.3%, zirc0.5%8209 0.9%, vanadium 0.12%8209%, vanadium 0.12%, 0.18%, niobium 0.0.18%, niobium 0.0.0.8% 0.8%, niobium 0.0.0.0.0% 1%, strontium 0.02%0.05% and the total amount of unavoidable impurities is less than or equal to 0.03%. The preparation process includes the following steps: S1: preparation; S2: smelting; S3: holding static; S4: continuous casting; S5: scraping; S6: pickling; S7: continuous extrusion; S8: continuous die forging; S9: surface treatment. The invention improves the mechanical strength of copper busbar by setting secondary annealing and secondary pickling steps, so that not only the performance is not too hard and brittle, but also the performance will not affect the softness.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铜母线及其制备工艺
本专利技术涉及铜母线生产
，尤其涉及一种高性能铜母线及其制备工艺。
技术介绍
铜母线又称铜排或铜汇流排，截面为矩形或倒角(圆角)矩形的长导体，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。近年来，国家加大基础产业和自主创新的投资发展力度，大型水电站、核电站、地铁、机场、高速列车、高新技术产品等大型项目的建设，对项目建设中所使用的各种电气装备导电元件的铜母线技术性能如：导电率、硬度、韧性、弯曲，导电元件的安全性能如：重量、温升、电流载荷方面都提出了更高的要求；铜母线的安全性能好坏又取决于铜母线的技术性能。目前，一般企业生产的铜母线，其导电率，硬度,弯曲的主要技术性能按国家标准GB/T5585-2005的要求进行生产，导电率≥97％IACS，硬度≥65HB，弯曲≥90°。然而，随着社会的进步，企业的用电路越来越高，老百姓日常用电也在逐年攀升，供电设备不断进行扩容，母线承载的电流不断提高导致母线发热严重，而铜母线在过热情况下极易受到腐蚀，而影响供电温度性和供电安全。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的铜母线在过热情况下极易受到腐蚀，而影响供电温度性和供电安全的问题，本专利技术提供了一种高性能铜母线及其制备工艺。本专利技术采用的技术方案为：一种高性能铜母线，其创新点在于：其组成元素包括铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶以及不可避免的杂质；组成元素重量百分含量如下：铜94％-99％、钛1.2％-2.6％、硅0.5％-0.8％、镱0.1％-0.3％、锆0.5％-0.9％、钒0.12％-0.18％、铌0.06％-0.1％、锶0.02％-0.05％以及不可避免的杂质总量小于等于0.03％。一种高性能铜母线制备工艺，其创新点在于：包括以下步骤：S1:备料，准备铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料；S2:熔炼,将备好的原料，将钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料进行充分搅拌混合之后加入高温熔炼炉进行熔炼；S3:保温静置，将高温熔炼炉控制在1100℃-1700℃，保温2.5-3.5小时，搅拌捞渣，取样分析；S4：连续拔铸，将步骤S3中获得的铜液通过连铸机快速结晶成第一粗线坯，并经连铸机牵引，所述第一粗线坯直径控制在30mm-35mm,经铸机的导轮架进入收线机；S5：刮皮，第一粗线坯经由收线机引入中频升温装置，升温至550℃-700℃，保温120分钟，进入孔径为30mm的刮刀模具进行刮皮整形，得到第二粗线坯；S6：酸洗，将退火后的第二粗线坯进行酸洗处理得到第三粗线坯，酸洗液由硝酸、硫酸组成；S7：连续挤压，步骤S6产出的直径为φ30mm的第三粗线坯牵引入第一挤压机挤压为φ25mm的铜母线，再牵引入第二挤压机挤压为φ23mm的铜母线，再牵引入第三挤压机挤压为φ20mm的铜母线；S8：连续模锻；S9：表面处理。在一些实施方式中，步骤S2具体包括以下步骤：S21：熔炉预热，将熔炉加热到550℃-600℃后，加入铜料保温10分钟；S22：熔炉抽真空，真空泵空气抽速稳定在130L/S-150L/S；S23：第一次升温，炉温升高至1150℃后加入加入混合之后的钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料，向炉内金属溶液中注入氮气并搅拌，所述氮气并搅拌时间持续15-20分钟；S24：第二次升温，S23步骤完成后炉温升高至1300℃-1325℃，并保持2小时。在一些实施方式中，所述步骤S4中，所述连铸机包括连铸结晶器，连铸结晶器的冷却液为纯水，该连铸结晶器冷却液进水温度为22℃-30℃。在一些实施方式中，所述步骤S4中，所述连铸机的拔铸速度为150cm/s-160cm/s。在一些实施方式中，所述步骤S5中，还包括对所述刮刀模具刮出的铜屑进行收集的工序。在一些实施方式中，所述步骤S6后还设有二次退火和二次酸洗步骤。在一些实施方式中，所述二次退火的过程是铜母线送入罩式炉退火中进行退火处理，升温至140℃～150℃，先抽真空，再充入保护气氮气，然后继续升温至退火温度400℃～450℃，保温120分钟，然后自然冷却240分钟。所述步骤S7中，第一挤压机、第二挤压机和第三挤压机的挤压模具热流道温度设置为300℃，水冷模温机进水温度为18℃。在一些实施方式中，步骤S9还包括以下步骤：S91：酸洗，采用浓度为85％的工业硫酸进行清洗；S92：钝化，采用无铬铜钝化剂水溶液对步骤S91之后得到的铜母线进行表面钝化；所述无铬铜钝化剂水溶液浓度为10％-15％。S93：烘干，将步骤S92中铜母线引入热风烘干机进行烘干。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的高耐腐蚀性铜母线，具有很好的性能导电率≥99％IACS、硬度≥90HB、弯曲≥100°并且其在温升快、电流载荷高、高温的恶劣环境中具有抗酸、抗碱的特性。(2)本专利技术的高耐腐蚀性铜母线制备工艺，通过在特定的阶段加入硼、锡等元素起到脱氧的作用并改善了制成品的性能，本工艺程序简单易控，生产出的铜母线不仅具有很好的电性能和耐腐蚀性，还具有精确的外形尺寸和外观质量。(3)本专利技术通过设置二次退火和二次酸洗步骤，提升了铜母线的机械强度高，不仅不会出现性能过硬而脆断，也不会因性能影响偏软。(4)本专利技术使用镱、锆、钒、铌、锶的元素，使铜母线抗蚀性以及可塑性更好。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例一：一种高性能铜母线，其组成元素包括铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶以及不可避免的杂质；组成元素重量百分含量如下：铜97.47％、钛1.2％、硅0.5％、镱0.1％、锆0.5％、钒0.12％、铌0.06％、锶0.02％以及不可避免的杂质总量为0.03％。一种高性能铜母线制备工艺，包括以下步骤：S1:备料，准备铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料；S2:熔炼,将备好的原料，将钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料进行充分搅拌混合之后加入高温熔炼炉进行熔炼；步骤S2具体包括以下步骤：S21：熔炉预热，将熔炉加热到550℃后，加入铜料保温10分钟；S22：熔炉抽真空，真空泵空气抽速稳定在130L/S；S23：第一次升温，炉温升高至1150℃后加入加入混合之后的钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料，向炉内金属溶液中注入氮气并搅拌，所述氮气并搅拌时间持续15分钟；S24：第二次升温，S23步骤完成后炉温升高至1300℃℃，并保持2小时。S3:保温静置，将高温熔炼炉控制在1100℃℃，保温2.5小时，搅拌捞渣，取样分析；S4：连续拔铸，将步骤S3中获得的铜液通过连铸机快速结晶成第一粗线坯，并经连铸机牵引，所述第一粗线坯直径控制在30mm,经铸机的导轮架进入收线机；所述连铸机包括连铸结晶器，连铸结晶器的冷却液为纯水，该连铸结晶器冷却液进水温度为22℃。所述连铸机的拔铸速度为150cm/s。S5：刮皮，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能铜母线，其特征在于：其组成元素包括铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶以及不可避免的杂质；组成元素重量百分含量如下：铜94％‑99％、钛1.2％‑2.6％、硅0.5％‑0.8％、镱0.1％‑0.3％、锆0.5％‑0.9％、钒0.12％‑0.18％、铌0.06％‑0.1％、锶0.02％‑0.05％以及不可避免的杂质总量小于等于0.03％。

【技术特征摘要】
1.一种高性能铜母线，其特征在于：其组成元素包括铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶以及不可避免的杂质；组成元素重量百分含量如下：铜94％-99％、钛1.2％-2.6％、硅0.5％-0.8％、镱0.1％-0.3％、锆0.5％-0.9％、钒0.12％-0.18％、铌0.06％-0.1％、锶0.02％-0.05％以及不可避免的杂质总量小于等于0.03％。2.一种高性能铜母线制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1:备料，准备铜、钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料；S2:熔炼,将备好的原料，将钛、硅、镱、锆、钒、铌、锶的原料进行充分搅拌混合之后加入高温熔炼炉进行熔炼；S3:保温静置，将高温熔炼炉控制在1100℃-1700℃，保温2.5-3.5小时，搅拌捞渣，取样分析；S4：连续拔铸，将步骤S3中获得的铜液通过连铸机快速结晶成第一粗线坯，并经连铸机牵引，所述第一粗线坯直径控制在30mm-35mm,经铸机的导轮架进入收线机；S5：刮皮，第一粗线坯经由收线机引入中频升温装置，升温至550℃-700℃，保温120分钟，进入孔径为30mm的刮刀模具进行刮皮整形，得到第二粗线坯；S6：酸洗，将退火后的第二粗线坯进行酸洗处理得到第三粗线坯，酸洗液由硝酸、硫酸组成；S7：连续挤压，步骤S6产出的直径为φ30mm的第三粗线坯牵引入第一挤压机挤压为φ25mm的铜母线，再牵引入第二挤压机挤压为φ23mm的铜母线，再牵引入第三挤压机挤压为φ20mm的铜母线；S8：连续模锻；S9：表面处理。3.根据权利要求2所述的一种高性能铜母线制备工艺，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：S21：熔炉预热，将熔炉加热到550℃-600℃后，加入铜料保温10分钟；S22：熔炉抽真空，真空泵空气抽速稳定在130L/S-150L/S；S23：第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖康才，
申请(专利权)人：江苏华威铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32