一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及合金技术领域，具体公开了一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，其方法包括：使用激光冲击工艺处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；使用碳氮共渗剂处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；制备CuCrZr合金绞线；优化激光冲击工艺和碳氮共渗剂辅助制备CuCrZr合金绞线的参数。本发明专利技术通过使用激光冲击工艺和碳氮渗透对铜、CuCr合金和CuZr合金进行分别处理，再通过使用优化后的激光冲击工艺和碳氮渗透参数，制备CuCrZr合金绞线，所制备CuCrZr合金绞线能够提升单丝强度，拥有高悬挂张力，高安全系数，且在提高CuCrZr合金绞线抗拉伸强度的同时，能够稳定导电率。能够稳定导电率。能够稳定导电率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺


[0001]本专利技术涉及合金
，特别涉及一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺。

技术介绍

[0002]随着铁路及城轨、地铁交通的发展，对绞线的要求也越来越高，高速铁路接触网系统需要更大载流量来保证列车高速运行，低速重载铁路接触网系统也需要更大载流量以牵引装载更大质量的车体，城轨地铁和桥隧锚段由于空间限制，需要采用更少线材，同时提供更好的载流能力，因此，高导电率接触网线材的应用需求开始增多，其中，在高导电率的材料制造中，CuCrZr合金的被广泛的应用，CuCrZr合金是一种热处理强化型铜合金，它是综合利用固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化得到的一种兼具高强度和高导电性能的功能性结构材料，但在现今的CuCrZr合金加工工艺中，CuCrZr合金的高导电性和高抗拉伸性，无法得到兼顾，获得高导电率特性的CuCrZr合金绞线，将会导致抗拉伸强度降低，CuCrZr合金的安全系数不足的问题出现。
[0003]基于以上特点，本专利技术提供了一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，用于解决CuCrZr合金绞线抗拉伸强度低，安全系数不足的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，通过使用激光冲击工艺和碳氮渗透对铜、CuCr合金和CuZr合金进行分别处理，再通过使用优化后的激光冲击工艺和碳氮渗透参数，制备CuCrZr合金绞线，所制备CuCrZr合金绞线能够提升单丝强度，拥有高悬挂张力，高安全系数，且在提高CuCrZr合金绞线抗拉伸强度的同时，能够稳定提高导电率，此外，CuCrZr合金绞线还有着高传输载流量，低能耗的优异特性。
[0005]为了达成以上目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，包括以下具体步骤：步骤一，使用激光冲击工艺处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；步骤二，使用碳氮共渗剂处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；步骤三，制备CuCrZr合金绞线；步骤四，优化激光冲击工艺和碳氮共渗剂辅助制备CuCrZr合金绞线的参数。
[0006]进一步的，在步骤一中，所用CuCrZr合金绞线的原材料为铜、CuCr合金和CuZr合金，其中，CuCr合金中的Cr含量为8
‑
15%wt，CuZr合金中的Zr含量为8
‑
15%wt。
[0007]进一步的，在步骤一中，所用激光冲击工艺，激光冲击次数为1
‑
10次，激光能量为2
‑
15J，激光扫描速度为100
‑
900mm/s，其中，对铜的激光冲击时，激光冲击搭接率为10
‑
15%，对CuCr合金的激光冲击时，激光冲击搭接率为30
‑
36%，对CuZ合金的激光冲击时，激光冲击搭接率为25
‑
28%。
[0008]作为本专利技术的进一步方案中，在进行激光冲击工艺，使用铝箔对铜、CuCr合金和
CuZr合金的进行表面层的包裹，使用超蒸水，作为激光冲击铝箔对铜、CuCr合金和CuZr合金的约束层。
[0009]进一步的，在步骤二中，使用碳氮共渗剂继续处理经过激光冲击工艺处理的铜、CuCr合金和CuZr合金，碳氮共渗剂组分为甲烷、乙炔和氨气，所用甲烷、乙炔和氨气以体积份数为计量，其中，甲烷为1
‑
6份，乙炔为2
‑
8份，氨气为3
‑
9份。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，在步骤二中，使用碳氮共渗剂继续处理经过激光冲击工艺处理的铜、CuCr合金和CuZr合金的步骤为：步骤R1，分别从激光冲击工艺处理的体系中，取出铜、CuCr合金和CuZr合金，使用铜镊将铜、CuCr合金和CuZr合金覆盖在表面的铝箔吸收层剥离；步骤R2，在剥离铝箔后，将铜、CuCr合金和CuZr合金浸泡入无水乙醇溶液中，随后放入20
‑
37℃的蒸馏水中，浸泡30min，再转入震颤器中，进行震颤1h，再使用二氧化碳气体在37℃的条件进行气体烘干；步骤R3，将烘干后的铜、CuCr合金和CuZr合金放入真空反应炉中，在碳氮共渗的平均流速为2
‑
3L/min，温度为800℃的条件下反应30min后，铜进行油萃2h，CuCr合金油萃3h和CuZr合金油萃2.5h；步骤R4，待油淬温度降至20
‑
25℃时，再次转入真空反应炉，在碳氮工渗的平均流速为5
‑
8L/min，温度为180
‑
200℃的条件下反应1.5h。
[0011]进一步的，在步骤三中，使用激光冲击工艺和碳氮共渗剂处理后的铜、CuCr合金和CuZr合金材料，进行CuCrZr合金绞线的制备，具体的步骤为：步骤S1，使用水平电磁连铸铸造棒坯，加入铜、CuCr合金和CuZr合金混合材料，在熔炼炉中进行非真空熔炼，熔炼温度大于1300℃，在非真空熔炼过程中，对熔炼炉中的熔液定时进行成分检验，检验频率为每小时一次，要求熔液中Cr的含量波动小于0.02%，Zr的含量波动不超过
±
0.01%，熔炼完成的熔液导流至保温炉，保温炉的温度大于1200℃，由保温炉流出后开始进行水平电磁连铸，将铜合金熔液在水平电磁连铸系统中引铸为棒坯；步骤S2，进行热轧处理，对步骤S1得到的CuCrZr合金棒坯进行预热，预热温度为700
‑
950℃，然后采用行星轧机将棒坯热轧成棒材，轧制速度小于1500mm/min，所述棒材的直径为30
‑
45mm；步骤S3，进行固溶处理，使用隧道式固溶炉对步骤S2得到的CuCrZr合金棒材进行固溶处理，并采用气体保护使得棒材与大气隔离，固溶处理时采用曲线加热，首先加热至750
‑
800℃保温1
‑
1.5h，再加热至最终固溶温度900
‑
990℃，保温时间为20
‑
60min，保温结束后，将棒材进行水淬，入水间隔小于10s；步骤S4，进行冷轧处理，使用三辊轧机将CuCrZr合金棒材轧制为线材，轧制速度控制在2
‑
30m/min，控制冷轧工序的变形量大于80%；步骤S5，进行时效处理，使用钟罩式时效炉对CuCrZr合金线材进行时效处理，使用氮气保护，时效时采用曲线加热，先加热至300
‑
350℃，保温0.5
‑
1h，再继续加热直至达到最终时效温度350
‑
550℃，保温时间为2
‑
4h，保温结束后，线材随炉先冷却至100℃以下，然后从时效炉中取出；步骤S6，进行CuCrZr合金绞线的成型制备，采用拉丝机对完成时效处理的CuCrZr合金线材进行单丝拉拔，制得单根CuCrZr合金线，拉拔出线速度控制在20
‑
50m/min，控制单
丝拉拔过程中的冷加工总变形量大于80%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，其特征在于，所述CuCrZr合金绞线的原材料为铜、CuCr合金和CuZr合金，其中，CuCr合金中的Cr含量为8
‑
15%wt，CuZr合金中的Zr含量为8
‑
15%wt；所用激光冲击工艺，激光冲击次数为1
‑
10次，激光能量为2
‑
15J，激光扫描速度为100
‑
900mm/s，其中，对铜的激光冲击搭接率为10
‑
15%，对CuCr合金的激光冲击搭接率为30
‑
36%，对CuZ合金的激光冲击搭接率为25
‑
28%，所述碳氮共渗剂组分为甲烷、乙炔和氨气，所用甲烷、乙炔和氨气以体积份数为计量，其中，甲烷为1
‑
6份，乙炔为2
‑
8份，氨气为3
‑
9份，包括以下具体步骤：步骤一，使用激光冲击工艺处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；步骤二，使用碳氮共渗剂处理制备CuCrZr合金绞线的原材料；步骤三，制备CuCrZr合金绞线；步骤四，优化激光冲击工艺和碳氮共渗剂辅助制备CuCrZr合金绞线的参数。2.根据权利要求1所述的一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，其特征在于，在步骤一中，在进行激光冲击工艺，使用铝箔对铜、CuCr合金和CuZr合金的进行表面层的包裹，使用超蒸水，作为激光冲击铝箔对铜、CuCr合金和CuZr合金的约束层。3.根据权利要求2所述的一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，其特征在于，在步骤二中，使用碳氮共渗剂继续处理经过激光冲击工艺处理的铜、CuCr合金和CuZr合金的步骤为：步骤R1，分别从激光冲击工艺处理的体系中，取出铜、CuCr合金和CuZr合金，使用铜镊将铜、CuCr合金和CuZr合金覆盖在表面的铝箔吸收层剥离；步骤R2，在剥离铝箔后，将铜、CuCr合金和CuZr合金浸泡入无水乙醇溶液中，随后放入20
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37℃的蒸馏水中，浸泡30min，再转入震颤器中，进行震颤1h，再使用二氧化碳气体在37℃的条件进行气体烘干；步骤R3，将烘干后的铜、CuCr合金和CuZr合金放入真空反应炉中，在碳氮共渗的平均流速为2
‑
3L/min，温度为800℃的条件下反应30min后，铜进行油萃2h，CuCr合金油萃3h和CuZr合金油萃2.5h；步骤R4，待油淬温度降至20
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25℃时，再次转入真空反应炉，在碳氮工渗的平均流速为5
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8L/min，温度为180
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200℃的条件下反应1.5h。4.根据权利要求1所述的一种基于碳氮共渗的CuCrZr合金绞线生产工艺，其特征在于，在步骤三中，使用激光冲击工艺和碳氮共渗剂处理后的铜、CuCr合金和CuZr合金材料，进行CuCrZr合金绞线的制备，具体的步骤为：步骤S1，使用水平电磁连铸铸造棒坯，加入铜、CuCr合金和CuZr合金混合材料，在熔炼炉中进行非真空熔炼，熔炼温度大于1300℃，在非真空熔炼过程中，对熔炼炉中的熔液定时进行成分检验，检验频率为每小时一次，要求熔液中Cr的含量波动小于0.02%，Zr的含量波动不超过
±
0.01%，熔炼完成的熔液导流至保温炉，保温炉的温度大于1200℃，由保温炉流出后开始进行水平电磁连铸，将铜合金熔液在水平电磁连铸系统中引铸为棒坯；步骤S2，进行热轧处理，对步骤S1得到的CuCrZr合金棒坯进行预热，预热温度为700
‑
950℃，然后采用行星轧机将棒坯热轧成棒材，轧制速度小于1500mm/min，所述棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆凯，姜英英，
申请(专利权)人：烟台金晖铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：