一种高强高导铜银合金丝及其制备方法技术

本发明专利技术的一种高强高导铜银合金丝及其制备方法，高强度高电导率铜银合金以电解纯铜和高纯银(99.99％)为原料，采用真空磁悬浮熔炼得到铜银合金铸锭。对铸锭进行多次自由锻造和最终模锻，锻造成铜银合金圆棒。先对铜银合金圆棒进行连续拉拔，然后采用中拉连退和细拉连退，最终采用连续拉拔，累积变形量达到90～95％获得直径0.03mm以下微丝，在保护气氛连退火炉中，温度150～350℃进行退火，得到拉伸强度不低于1GPa，电导率不低于80％IACS的高强高导铜银合金丝。本发明专利技术制备的铜银合金丝具有强度高、导电性能好、组织均匀和表面光滑等优点，且成品率高，便于后续分装、绞线等；可满足高强磁场系统、引线框架等领域对高强高导导体材料的需要。的需要。的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导铜银合金丝及其制备方法


[0001]本专利技术属于铜银合金丝线材制备
，具体涉及一种高强高导铜银合金丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]强磁场作为重要的极端物理条件，是研究高温超导、磁悬浮等的必要试验条件。强磁场线圈要求导体材料同时具备高强度来承受来自磁场的洛伦兹力，并具有良好的电导率以降低焦耳热。随着磁场强度的要求越来越高，对绕组线圈导体材料的力学性能和导电性能提出更高的要求，即强度达到1GPa，同时满足电导率达到80％IACS以上。
[0003]铜基合金作为性价比高的导体材料，目前已经开发出了纤维增强的Cu
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Fe，Cu
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Nb和Cu
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Ag合金，以满足强磁体的应用要求。遗憾的是，尽管Cu
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Fe和Cu
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Nb合金的强度可达到900MPa以上，但其导电率却低于56％IACS。
[0004]高强度和高电导率在铜基合金的研发和制备中是一对矛盾的参数，众多铜基合金中，由于Cu和Ag具有相同的滑移系统和相近的应变特征，Cu
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Ag合金具有最好的强度和导电性匹配关系。因此，Cu
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Ag合金是满足强磁体的应用要求的最佳材料。且必须采用适当的制备技术和方法，在提高Cu
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Ag合金强度的情况下，确保Cu
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Ag合金仍具备优异的导电性。
[0005]铜银合金丝线材目前制备过程中，由于多次热处理的引入可能导致个别晶粒的粗化、长大，影响合金材料整体晶粒组织的均匀性及限制了材料的进一步加工；热处理的方法、时间、温度的选择都会对合金晶体组织产生决定性的影响；因此，选择适宜的加工工艺和热处理方法，将有助于最大限度的提升材料组织的均匀性，简化材料的加工过程，最大程度上平衡Cu
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Ag合金的强度和电导率。
[0006]在现有的技术中，CN105261422A公开了一种高强度高电导率铜银合金线的制备方法，并具体公开了该合金成分为Ag10wt％，铜余量，及该合金的制备方法：1)铜银合金铸锭，2)对铸锭进行850℃，7h的热处理，3)对合金进行4道次拉拔加工，并在440℃保温12h，4)进行47道次连续拉拔。由于其在连续拉拔过程中及拉拔后均未进行热处理，所制得的铜银合金材料在电导率仅为70％IACS的情况下，其抗拉强度强度也没有达到1GPa。
[0007]又如，CN105063412A公开了一种高导无氧铜银合金杆及其生产工艺，工艺流程中熔炼部分采用上引连铸，上引连铸工艺的牵引/停止特性所带来的合金杆组织不均匀会影响合金丝线材在深度拉拔应变下的加工性和组织均匀性。
[0008]因此，如何科学合理的设计出一种生产工艺，用以生产出强度达到1GPa，同时满足电导率达到80％IACS以上的高强度高电导率的铜银合金是本领域研发人员关注的重点之一。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种高强高导铜银合金丝及其制备方法，所制备的铜银合金强度高，电导率性能好，且具有良好的组织均匀性和较好的应用前
景。
[0010]本专利技术提供一种高强高导铜银合金丝，按重量百分比计：铜和银的共同含量为99.995％，银含量2～4％，氧含量≤5ppm，铁、镍、硫和磷及其他不可避免杂质含量之和不超过10ppm；高强高导铜银合金丝的拉伸强度不低于1GPa，电导率不低于80％IACS。
[0011]本专利技术提供一种高强高导铜银合金丝的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：选择纯度99.99％以上的阴极电解纯铜和高纯银作为原材料；
[0013]步骤2：采用真空磁悬浮熔炼，在真空环境下制备铜银合金铸锭；
[0014]步骤3：对铜银合金铸锭进行多次自由锻和最终模锻，制备铜银合金棒材；
[0015]步骤4：将铜银合金棒材进行反复拉拔和中间退火后，进行最终回复退火得到高强度高电导率铜银合金丝。
[0016]在本专利技术的高强高导铜银合金丝的制备方法中，所述步骤1中原材料为高纯阴极电解纯铜和高纯银，按重量百分比计：铜和银的共同含量为99.995％，银含量2～4％，氧含量≤5ppm，铁、镍、硫和磷及其他不可避免杂质含量之和不超过10ppm。
[0017]在本专利技术的高强高导铜银合金丝的制备方法中：所述步骤2中真空磁悬浮熔炼过程中将溶液升温至1250℃～1300℃保温熔炼1～2h，缓慢降低功率到最小至停止加热，后随炉冷却至室温，得到铜银合金铸锭。
[0018]在本专利技术的高强高导铜银合金丝的制备方法中，所述步骤3中对铜银合金铸锭在800～850℃进行多次自由锻造和最终模锻，锻造成铜银合金圆棒。
[0019]在本专利技术的高强高导铜银合金丝的制备方法中：所述步骤4中拉拔加工的总加工变形率为99.9975％，最终拉拔应变η＝13，所述反复拉拔和中间退火的具体过程为：
[0020]步骤4.1：将铜银合金圆棒进行连续拉拔至拉拔应变2.0＜η≤3.0的铜银合金丝后置于真空退火炉中，在氩气气氛的保护下，以2～8℃/min的升温速率升温至450～550℃后保温20～30min，后随炉冷却至室温；
[0021]步骤4.2：将拉拔应变2.0＜η≤3.0的铜银合金丝拉拔至3.0＜η≤4.0的铜银合金丝后置于真空加热炉中，在氩气气氛的保护下以2～8℃/min的升温速率升温至350℃～450℃后保温10～20min，后随炉冷却至室温；
[0022]步骤4.3：将拉拔应变3.0＜η≤4.0的铜银合金丝拉拔至6.0＜η≤7.0的铜银合金丝后采取连续退火，连续退火电流为180A；电压为20V；
[0023]步骤4.4：将拉拔应变6.0＜η≤7.0的铜银合金丝拉拔至9.0＜η≤10.0的铜银合金丝后采取连续退火，连退电流为260A；电压为30V；
[0024]步骤4.5：将拉拔应变9.0＜η≤10.0的铜银合金丝拉拔至最终拉拔应变η＝13.00时，在保护气氛连续退火炉中，速度400～600m/min，温度150～350℃进行退火。
[0025]在本专利技术的高强高导铜银合金丝的制备方法中：所述步骤4中将铜银合金圆棒进行拉拔，拉拔应变η≤3.8时，道次变形量为10～20％，拉丝速度为6
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24m/min；3.8<η≤6.4时，道次变形量为12％～15％，拉丝速度为20
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300m/min；6.4<η≤10.6时，道次变形量为10％～12％，拉丝速度为600
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1200m/min；10.6<η≤13时，道次变形量为8％～9％，拉丝速度为800
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1200m/min。
[0026]一种高强高导铜银合金丝及其制备方法，至少具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术通过技术优化，最大限度的保证合金晶粒组织的均匀性，以及防止由于
个别晶粒异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高导铜银合金丝，其特征在于，按重量百分比计：铜和银的共同含量为99.995％，银含量2～4％，氧含量≤5ppm，铁、镍、硫和磷及其他不可避免杂质含量之和不超过10ppm；高强高导铜银合金丝的拉伸强度不低于1GPa，电导率不低于80％IACS。2.一种高强高导铜银合金丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选择纯度99.99％以上的阴极电解纯铜和高纯银作为原材料；步骤2：采用真空磁悬浮熔炼，在真空环境下制备铜银合金铸锭；步骤3：对铜银合金铸锭进行多次自由锻和最终模锻，制备铜银合金棒材；步骤4：将铜银合金棒材进行反复拉拔和中间退火后，进行最终回复退火得到高强度高电导率铜银合金丝。3.如权利要求2所述的高强高导铜银合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤1中原材料为高纯阴极电解纯铜和高纯银，按重量百分比计：铜和银的共同含量为99.995％，银含量2～4％，氧含量≤5ppm，铁、镍、硫和磷及其他不可避免杂质含量之和不超过10ppm。4.如权利要求2所述的高强高导铜银合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤2中真空磁悬浮熔炼过程中将溶液升温至1250℃～1300℃保温熔炼1～2h，缓慢降低功率到最小至停止加热，后随炉冷却至室温，得到铜银合金铸锭。5.如权利要求2所述的高强高导铜银合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤3中对铜银合金铸锭在800℃～850℃进行多次自由锻造和最终模锻，锻造成铜银合金圆棒。6.如权利要求2所述的高强高导铜银合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤4中拉拔加工的总加工变形率为99.9975％，最终拉拔应变η＝13，所述反复拉拔和中间退火的具体过程为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玉平，齐林，秦高梧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：