一种高密度合金异型材及其制造方法和生产线技术

本发明专利技术提供一种高密度合金异型材及其制造方法和生产线，所述高密度合金异型材包括芯材和防护层，所述防护层包裹所述芯材表面；所述芯材包括质量分数为30％～80％的铜、质量分数为20％～40％的钨，其余为添加物，所述添加物包括银、锡、钛、锰、稀土、碳和硅中的一种或多种；制造方法包括熔炼、铸造、轧制和拉拔。通过合金异型材的材料组分选择，添加了钨和其他添加物，使得铜合金的制造成本得以控制的同时，生产的铜合金异型材具有较高的密度和较好的物理机械性能；通过防护层使得金属芯材不易受腐蚀等损伤。解决了如何在控制加工成本的基础上提供一种高密度合金异型材的问题。上提供一种高密度合金异型材的问题。上提供一种高密度合金异型材的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高密度合金异型材及其制造方法和生产线


[0001]本专利技术涉及建材
，特别涉及一种高密度合金异型材及其制造方法和生产线。

技术介绍

[0002]型材(extrudate)，是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料(如塑料、铝、玻璃纤维等)通过轧制、挤出、铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。而异型材(profiles)，是除国家标准公布的常用型材以外的金属型材的统称，如平板、圆棒、圆管材，角、槽、工字型材等之外的各种波纹板、六角、三角棒材、椭圆形管、多棱形不规则曲面型管、U型、C型材等。
[0003]异型材分为合金异型材和塑料异型材。目前合金异型材应用最广的包括钛合金异型材和铝合金异型材等。钛合金异型材主要应用于航空航天等对散热有极高要求的领域，但其造价高昂，因此很难应用于民用领域；相比较而言，铝合金异型材因其质量轻、机械性能优良、整体成型度高等特点，被广泛应用于建筑、交通运输等工业领域中，并朝向大型化、截面复杂化的方向发展。
[0004]如专利申请号为201510744274.6、名称为“一种合金钢异型材成型一体机及其加工方法”公开的成型一体机及其加工方法能够使得合金钢异型材加工工序少、整形效果好且成型精度高；又如专利申请号为202011218687.8、名称为“一种不对称截面钛合金TC4异型材的制备方法”公开了一种钛合金异型材的制造方法，该方法制备钛合金异型材效率高，成品长度长。
[0005]然而无论合金异型材的挤压成型工艺如何提升、合金的成分配比如何调整，仍使得合金异型材的密度较低，进而使得合金异型材的机械强度受到了限制。
[0006]为了提高合金异型材的强度，人们发现，可以在合金材料中添加具有高强度的塑胶材料以提高异型材的整体强度。如专利申请号为201610435743.0、名称为“一种自增强异型材及其制备方法和应用”，通过共挤工艺在芯层外增加热塑性树脂型材的皮层，使得此种异型材的强度较其他常规异型材强。然而共挤工艺存在技术难点，很难控制成品的良率，使得产品的价格高居不下，进而影响了产品的应用范围。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高密度合金异型材及其制造方法和生产线，以解决如何在控制加工成本的基础上提供一种高密度合金异型材的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高密度合金异型材，所述高密度合金异型材包括芯材和防护层，所述防护层包裹所述芯材表面；所述芯材包括质量分数为30％～80％的铜、质量分数为20％～40％的钨，其余为添加物，所述添加物包括银、锡、钛、锰、稀土、碳和硅中的一种或多种。
[0009]可选的，在所述的高密度合金异型材中，所述添加物包括质量分数为30％～50％
的银、质量分数为20％～32％的锡、质量分数为15％～26％的钛、质量分数为8％～18％的锰、质量分数为4～12％的稀土、质量分数为4％～12％的碳和质量分数为3％～10％的硅；其中稀土为铈或镧。
[0010]可选的，在所述的高密度合金异型材中，所述防护层包括陶瓷涂层、碳化钨涂层、氧化铝涂层和聚氨酯涂层的一种或多种；所述防护层的平均厚度为200μm～800μm。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种高密度合金异型材的制造方法，用于制造如上任一项所述的高密度合金异型材，所述制造方法包括：
[0012]熔炼：利用铜粉和钨粉在980～3400℃下熔炼4～6小时，并在熔炼过程中加入添加物，以形成合金坯，其中，熔炼气氛为氢气、氮气或氩气，气氛压力为0.02～0.08MPa；
[0013]铸造：对合金坯进行连续铸造以形成高密度合金，铸造的温度为670～1200℃，铸造气氛为氮气、氢气或其混合气体；
[0014]轧制：将铸造后的高密度合金进行轧制以形成异形线坯，所述异形线坯的厚度为2～5mm；
[0015]拉拔：将所述异形线坯进行盘卷，并进行拉拔，以形成芯材，其中，拉拔速度为25～50mm/min。
[0016]可选的，在所述的高密度合金异型材的制造方法中，所述熔炼的方法包括：
[0017]选用高纯阴极铜粉和钨粉，其中高纯阴极铜粉的平均颗粒直径为100～500μm，钨粉的平均颗粒直径为80～120μm；
[0018]将预设比例的高纯阴极铜粉和钨粉进行充分搅拌混合，以得到混合金属粉末；
[0019]将所述混合金属粉末通过加料机送入感应电炉之后，感应电炉的温度在20分钟内从常温匀速升温至980℃以上；
[0020]在感应电炉的温度保持在980℃以上30分钟后，通过加料机加入预设比例的添加物至感应电炉中，所述添加物在熔炼结束前30分钟内添加完毕，其中，所述添加物包括银、锡、钛、锰、稀土、碳和硅中的一种或多种；
[0021]在熔炼气氛为氢气、氮气或氩气，气氛压力为
‑
0.04
±
0.01MPa下，熔炼4～6小时，形成合金坯。
[0022]可选的，在所述的高密度合金异型材的制造方法中，所述熔炼气氛包括氢气和氮气，氢气和氮气的浓度比为1:2～1:5。
[0023]可选的，在所述的高密度合金异型材的制造方法中，所述铸造的方法包括：
[0024]通过溜槽将合金坯送入五轮轮带式连续铸造机中进行铸造，铸造时的温度不高于熔炼时的温度，铸造时铸片拉拔速度为80～260cm/min，结晶化温度最高为1200℃。
[0025]可选的，在所述的高密度合金异型材的制造方法中，所述轧制的方法包括：
[0026]将铸造后的高密度合金送入九机架连轧机中进行轧制以形成异形线坯，其中，九机架连轧机包括加热区、粗轧区、精轧区、监控装置和自动控制系统；
[0027]利用所述自动控制系统对粗轧区和精轧区进行辊缝自动修正，所述自动控制系统对九机架连轧机的辊缝修正量的计算方式为：
[0028][0029]其中，ΔS为辊缝修正量，M为九机架连轧机刚度，为九机架连轧机入口厚度偏差对轧制力影响系数，ΔH为入口厚度偏差，为九机架连轧机入口硬度偏差对轧制力影响系数，ΔK为入口硬度偏差；
[0030]所述自动控制系统对九机架连轧机的辊缝调节量的计算方式为：
[0031][0032]其中，ΔS(i)表示第i段辊缝控制量，ΔS(i
‑
1)表示第i
‑
1段辊缝控制量，ΔS(i
‑
τ)表示第i
‑
τ段辊缝控制量，Δh(i)表示第i段出口厚度偏差，P为轧制力，K为入口硬度。
[0033]可选的，在所述的高密度合金异型材的制造方法中，所述拉拔的方法包括：
[0034]将异形线坯进行盘卷；
[0035]利用接触网导线专用拉拔机对盘卷后的异形线坯进行拉拔，拉拔过程中经历至少一次中间回火和/或中间退火，其中，
[0036]中间回火的方法包括：
[0037]将异形线坯在空气环境下升温至400～600℃，保温0.5～1.5小时；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度合金异型材，其特征在于，所述高密度合金异型材包括芯材和防护层，所述防护层包裹所述芯材表面；所述芯材包括质量分数为30％～80％的铜、质量分数为20％～40％的钨，其余为添加物，所述添加物包括银、锡、钛、锰、稀土、碳和硅中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的高密度合金异型材，其特征在于，所述添加物包括质量分数为30％～50％的银、质量分数为20％～32％的锡、质量分数为15％～26％的钛、质量分数为8％～18％的锰、质量分数为4～12％的稀土、质量分数为4％～12％的碳和质量分数为3％～10％的硅；其中稀土为铈或镧。3.根据权利要求1所述的高密度合金异型材，其特征在于，所述防护层包括陶瓷涂层、碳化钨涂层、氧化铝涂层和聚氨酯涂层的一种或多种；所述防护层的平均厚度为200μm～800μm。4.一种高密度合金异型材的制造方法，用于制造如权利要求1～3任一项所述的高密度合金异型材，其特征在于，所述制造方法包括：熔炼：利用铜粉和钨粉在980～3400℃下熔炼4～6小时，并在熔炼过程中加入添加物，以形成合金坯，其中，熔炼气氛为氢气、氮气或氩气，气氛压力为0.02～0.08MPa；铸造：对合金坯进行连续铸造以形成高密度合金，铸造的温度为670～1200℃，铸造气氛为氮气、氢气或其混合气体；轧制：将铸造后的高密度合金进行轧制以形成异形线坯，所述异形线坯的厚度为2～5mm；拉拔：将所述异形线坯进行盘卷，并进行拉拔，以形成芯材，其中，拉拔速度为25～50mm/min。5.根据权利要求4所述的高密度合金异型材的制造方法，其特征在于，所述熔炼的方法包括：选用高纯阴极铜粉和钨粉，其中高纯阴极铜粉的平均颗粒直径为100～500μm，钨粉的平均颗粒直径为80～120μm；将预设比例的高纯阴极铜粉和钨粉进行充分搅拌混合，以得到混合金属粉末；将所述混合金属粉末通过加料机送入感应电炉之后，感应电炉的温度在20分钟内从常温匀速升温至980℃以上；在感应电炉的温度保持在980℃以上30分钟后，通过加料机加入预设比例的添加物至感应电炉中，所述添加物在熔炼结束前30分钟内添加完毕，其中，所述添加物包括银、锡、钛、锰、稀土、碳和硅中的一种或多种；在熔炼气氛为氢气、氮气或氩气，气氛压力为
‑
0.04
±
0.01MPa下，熔炼4～6小时，形成合金坯。6.根据权利要求5所述的高密度合金异型材的制造方法，其特征在于，所述熔炼气氛包括氢气和氮气，氢气和氮气的浓度比为1:2～1:5。7.根据权利要求4所述的高密度合金异型材的制造方法，其特征在于，所述铸造的方法包括：通过溜槽将合金坯送入五轮轮带式连续铸造机中进行铸造，铸造时的温度不高于熔炼时的温度，铸造时铸片拉拔速度为80～260cm/min，结晶化温度最高为1200℃。8.根据权利要求4所述的高密度合金异型材的制造方法，其特征在于，所述轧制的方法
包括：将铸造后的高密度合金送入九机架连轧机中进行轧制以形成异形线坯，其中，九机架连轧机包括加热区、粗轧区、精轧区、监控装置和自动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明烨，孟云霞，
申请(专利权)人：扬州市华烨金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：