本发明专利技术公开了一种超长Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金接触线的制备方法。感应炉中熔炼含量为Ｃｕ－（０．３０～０．６０）％Ｃｒ－（０．１０～０．１５）％Ｚｒ－（０．０１～０．０２）％Ｓｉ合金，通过连续铸造铸、挤压、热处理、冷拉拔及轧制等工艺，制备公称截面积为１１０～１５０ｍｍ↑［２］的接触线，在简化工艺、设备及合金成分比较简单的条件下，使得单根成品长度达到１０００～１５００ｍ的接触线具有优良的抗拉强度、电导率及抗高温软化能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铜基合金加工，尤其是涉及一种超长Cu-Cr-Zr合金接触线 的制备方法。
技术介绍
电气化铁路用接触线的作用是通过与电力机车受电弓滑板滑动摩擦直接接 触向电力机车输送电流，所需导体合金要工作在电流传导、悬挂张力、运行冲 击、温度变化、环境因素影响和滑板磨耗等恶劣条件下，因此要求接触线材料 应具有较高的抗拉强度和电导率，并兼有较高的抗高温软化能力。随着铁路电 气化的高速发展，铁路运输一再提速，对于电气化铁路用接触线性能要求越来 越高。然而，导体合金的强度与导电性一般呈反函数关系，即采用特定技术提 高强度则往往以牺牲电导率为代价，或者为改善电导率则往往损失强度。因此， 非常需要采用特定技术能够同时获得满足铁路实际架线要求并具有良好使用性 能的接触线用合金。目前高速电气化列车接触线采用的导体合金主要有Cu-Mg、 Cu-Sn、 Cu-Ag、 Cu-Cd、 Cu-Sn-Ag、 Cu-Ag-Zr、 Cu-Cr-Zr及Cu包钢、Al包钢等双金属复合材料 等。在这些合金中，Cu-Cr-Zr展示了更为突出的强度和电导率匹配关系。然而， 在材料制备过程中，由于Cr、 Zr合金元素熔点显著高于Cu，且熔化状态下极易 氧化、挥发并与许多接触物质发生反应，加之熔体易吸气、偏析及杂质不易排 除等因素，导致材料制备困难及实际性能难以达到理想匹配状态。Cu-Cr-Zr为 沉淀强化型合金，在制备过程中必须采用固溶处理工艺，增加了专用热处理设 备及组织过烧等风险因素。另外，铁路实际架线要求线材具有连续长度，在此 长度范围内，要严格保持材料成分、组织及性能的稳定性，进一步增大了材料 制备难度及成本。专利CN02128927.1公开了再结晶接触线杆坯的制造方法，采用上引(或水 平连铸)及连续挤压等工序，可生产重1500kg的O16mm无氧杆坯，成本及能 源消耗较低。CN200510082133.9公开了 Cu -(0.12 0.3) %Ag -(0.01~0.05) % O电 车架空线的制造方法，采用连续铸造及热、冷加工等工艺得到标称截面积为80 170mm2的线材，强度和电导率高于400MPa及97XIACS。 CN200610039986.9 公开了通过上引连铸、加热连续挤压及拉拔等过程生产Cu -(0.15~0.35)% Sn-(0.005~0.01)% Zr -(0.005~0.02)% RE接触线的制造方法，可获得高于430MPa 的抗拉强度及低于0.0225Q'mm2/m的电阻率，300'C软化后强度仍高于390MPa。 CN200610048186.3公开了 Cu-(0.05~0.35)% Mg -(0.35~0.05)% Sn并添加 (0.003~0.025)% RE (Ce或Ce+La)的接触线加工技术，主要工艺过程为熔炼、 上引连铸、挤压、冷轧或拉拔等。上述合金主要通过熔炼和压力变形加工，工 艺过程比较简单，所需加工设备较少，成本较低，但主要依赖合金元素的固溶 强化和加工硬化方式强化，产品性能特别是抗拉强度难以达到很高水平，不能 满足时速350km以上高速电气化列车接触线的性能要求。CN200410060463.3公开了 Cu -(0.02 0.4)% Zr -(0.04~0.16)%Ag合金的制备 技术，CN200510017889.5及CN200510043073.X在上述合金系统中又增加了一 定量的稀土元素。这些合金加工的主要工序为真空熔炼、Ar保护浇注、锻造、 固溶水冷、冷拉拔变形、时效处理及再次冷变形等，强度可达到500 600MPa， 电导率可保持在80%IACS以上。这种制备技术必须利用真空感应炉熔炼、锻造 开坯以及固溶处理等方法，需要控制后续冷变形加工程度与配合，在超长单根 接触线的实际生产中较难实施。另外，这些合金中均含有昂贵的Ag元素，且需 额外添加稀土元素，提高了材料成本和成分的复杂性。CN200410025886.1, CN200510096378.7及CN200510124589.7公开了 Cu 画(0.20~0.40)% Cr -(0.05~0.15)% Ag國(0~0.09)0/0 RE ， Cu -(0.42~0.64)% Cr -(0.05~0.15)% Ag -(0~0.09)0/0 RE及Cu -(0.2~0.72)% Cr-(0.07~0.15)% Ag接触线 制备方法，可在大气条件下熔炼，但仍含昂贵的Ag元素，并需要固溶处理等。 CN200610019238.4公开了 Cu -(0.4~1.1)% Cr -(0.02~0.08)% Nd合金制备工艺， 在加工过程中无需专门的固溶处理，但Cr含量较高，且熔炼时需以纯Cr方式 加入，成分均匀性难以保证，也必须采用真空熔铸。对于Cu-Cr-Zr合金系统，CN03135758.X公开了采用真空熔炼、快速凝固制 粉、压坯、烧结、挤压获得Cu -(0.01~2.5)%Cr -(0.01~2.0)%Zr -(0.01~2.0)% (Y, La， Sm)合金棒材或片材的制备方法，可以获得良好的导电、导热、高温强度及抗软 化性能，但由于受加工技术特点的限制，况且合金元素含量较高，只适用于制 造尺寸较小的电阻焊电极及引线框架等产品，无法在制造超长接触线中实际应 用。CN200610017523.2和CN02148648.分别公开了Cu -(0.05~0.40)%Cr -(0.05~ 0.20)%Zr -《0.20%(^6+丫)及Cu -(0.01~1.0)%Cr -(0.01~0.6)%Zr -(0.05~1.0)%Zn -(0.01~0.30)%(La+Ce)两种合金成分及制备技术，可以获得较高的强度和电导 率，耐热性及耐磨性优良，但需要额外添加稀土元素净化合金和改善组织，其中一种合金除要另添加Zn外，还要进一步添加Co、 Fe、 Ti等辅助元素保证性 能，化学成分复杂。另外，两种合金均需要真空熔炼和专门的固溶处理。一些美国专利也涉及了 Cu-Cr-Zr合金的制备技术。US6679955公开了 Cu -(3~20)%Ag -(0.5~1.5)%Cr -(0.05~0.5)%Zr合金的制备技术，此合金依靠快速凝 固获得过饱和固溶体经形变热处理沉淀硬化，但需有Ag元素的联合作用，况且 注重的是热传导性能的提高而未涉及导电性能。US7172665公开了 Cu -(2~6)%Ag -(0.5~0.9)°/。Cr合金的制备技术，此合金也可以再添加(0.05 0.2)。/。Zr， 工艺中包括均匀化处理、热变形及固溶处理等复杂过程，同样有昂贵的Ag元素， 也注重的是热传导性能，也未涉及导电性能。US6881281提供了一种具有优良 疲劳及中温性能的高强高导Cu -(0.05-1.0)%Cr -(0.05~0.25)%Zr合金，其中含有 一定尺寸的Zr及Cu-Zr化合物粒子，这些粒子可以与杂质S结合而降低晶界S 浓度，进而改善了合金在250~55(TC的晶界强度。然而，此合金除需要固溶处 理外，尚需严格控制固溶处理参数以调节S的浓度。US5210441和US5341025 公布了一种集成电路引线框架用Cu-(0.1 l)。/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超长Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金接触线的制备方法，合金成分质量百分数为含量为（０．３０～０．５０）％Ｃｒ，（０．１０～０．１５）％Ｚｒ，（０．０１～０．０２）％Ｓｉ，其余为Ｃｕ，其特征在于， 该方法的步骤如下： １）感应炉升温至１２ ００℃熔化电解Ｃｕ，采用木炭、石墨片保护，再添加Ｃｕ－Ｃｒ、Ｃｕ－Ｚｒ及Ｃｕ－Ｓｉ中间合金； ２）充分熔化后搅拌均匀并静置１５ｍｉｎ； ３）上引连铸毛坯杆； ４）毛坯杆挤压； ５）挤压杆退火； ６）拉拔及轧制截 面具有对称沟槽的成品接触线材。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张曙光，孟亮，于增，韦国，王祖峰，董安平，王立天，方攸同，张进东，李金华，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，河北晶辉电工有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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