一種銀銅板材合金材料及其加工工藝方法

2023-09-14 20:08:25 1

專利名稱：一種銀銅板材合金材料及其加工工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬加工領域技術，特別是一種銀銅板材合金材料及其加工工藝方法。
背景技術：
作為核聚變設備的關鍵材料，用於製作各個關鍵部件，要求使用各種高強高導銅合金，其壽命決定著核聚變設備的安全運行，隨著核聚變設備國產化的要求，相關銅合金的研製開發顯得日益緊迫。磁約束核聚變實驗研究裝置，主要包括支撐結構、磁體線圈系統、真空室及真空獲取系統、循環冷卻水系統等。磁場系統分為環向場線圈系統和極向場線圈系統，其建造是整個裝置建造的重點，目前選用的銀銅材主要用於TF線圈外側部分；用於TF線圈上、下和內側部分；目前國內需求均為國外進口。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種銀銅板材合金材料及其加工工藝方法，可以提供用做核聚變設備的關鍵材料，用於製作各個關鍵部件，替代進口產品；以銅為基，通過添加銀、氧、磷、鎂等元素，達到高強、高導目的。為了實現解決上述技術問題的目的，本發明採用了如下技術方案
本發明的一種銀銅板材合金材料，合金的化學成分質量百分比為銅和銀總量 彡99. 90%，其中銀0. 034 0. 20%，氧0. ΟΟΓΟ. 05%，餘量為銅，其它雜質總和彡0. 05% ；各組份之和為百分之百。該合金主要用於TF線圈外側部分。本發明的一種銀銅板材合金材料，合金的化學成分質量百分比還可以為銅和銀總量彡 99. 75%，其中銀0. 034 0. 20%，磷0. 004 0. 025%，鎂0. θΓθ. 25%，餘量為銅，其它雜質總和< 0. 02% ；各組份之和為百分之百。該合金依據強度和導電率及用途不同要求， 採用去氧方式，再添加磷、鎂及等元素，主要用於TF線圈上、下和內側部分。各添加元素在合金中的作用
添加銀對銅的導電率與熱導率影響不大，對塑性也影響很小，但顯著提高銅的再結晶溫度與蠕變強度；若材料含量高於上限則極大增加生產成本，低於下限則添加不起作用。添加氧氧幾乎不固溶於銅，氧以共晶體的形式在銅中析出，分布於銅的晶界上， 含氧對銅性能的影響不大，其Cu2O可與Bi、Sb、As等雜質起反應，析出高熔點的球狀質點分布於晶粒內，消除了晶界脆性；若材料含量高於上限則影響合金性能，造成氧化夾雜，低於下限則起不到添加作用。添加磷對銅的力學性能與焊接性能有良好影響，並能提高銅熔體的流動性；若高於上限則強烈降低導電率，低於下限則起不到添加作用；採用磷或Cu-P中間合金方式添加，中間合金中的磷含量為12-16%。添加鎂提高銅的抗高溫氧化能力，對銅有脫氧作用；若高於上限則增加鑄造難度，造成鑄錠表面質量差，低於下限則起不到添加效果；採用Cu-Mg中間合金方式添加，中間合金中的鎂含量為12-18%。本發明的銀銅板材合金，其加工工藝方法為配料一熔鑄一鋸切一銑面一加熱一熱軋一冷軋一鋸切一包裝入庫；分述如下
配料依據要求對銅合金成分按質量進行配比；
熔鑄採用工頻有芯感應電爐進行熔煉，鑄造採用半連續鑄造；
鋸切採用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；
銑面採用銑床對鑄錠上下表面進行銑削；
加熱採用加熱爐對鋸切後的鑄錠進行加熱；
熱軋採用寬板軋機對加熱後的鑄錠進行熱軋；
冷軋採用寬板軋機對熱軋後的板材坯料進行冷軋；
鋸切按尺寸要求鋸切；
包裝入庫按要求包裝入庫。所述的熔鑄工藝，具體要求為採用工頻有芯感應電爐進行熔煉，鑄造採用半連續鑄造，加料後採用木炭覆蓋，靜置時間10 30分鐘，熔煉出爐溫度為1120 1220°C ；鑄造採用發生爐煤氣或高純氮氣保護鑄造，鑄造速度4 7m/h，水壓力為40 120Kpa。所述的加熱工藝，具體要求為採用加熱爐對鋸切後的鑄錠進行加熱，加熱溫度 90(T980°C、加熱時間2. 5 3. 5小時。所述的熱軋工藝，具體要求為採用寬板軋機對加熱後的鑄錠進行熱軋，軋制速度0. 7 1. 24m/s、壓下延伸係數1. 05 1. 17、熱軋溫度:880^9400C0所述的冷軋工藝，具體要求為採用寬板軋機對熱軋後的板材坯料進行冷軋，冷軋速度0. 8 1. 31m/s、壓下延伸係數1. 03 1. 08、軋制道次^ 16次。所述的加工工藝方法同時適用於本專利公布的兩種配比的合金材料。這些技術方案，包括改進的技術方案以及進一步改進的技術方案也可以互相組合或者結合，從而達到更好的技術效果。通過採用上述技術方案，本發明具有以下的有益效果
本發明的一種銀銅板材合金，能提供一種核聚變設備的關鍵需求用材，合金性能完全滿足其各個關鍵部件用材要求，完全能夠替代進口，並增強國內企業綜合實力。銀銅合金主要性能
1、板材的平整度按整塊板測量長度50(T3000mm平整度< 8mm ；長度3000mm以上的 平整度彡IOmm ；
2、材料的力學性能H02(Y2)狀態抗拉強度Rm :25(T355MPa，屈服強度RpO. 5 彡230MPa,伸長率A50 彡10%,硬度HRF 彡77 ；
3、電性能在20°C溫度下，用於TF線圈外側部分的銀銅板材導電率不小於98%IACS， 用於TF線圈上、下和內側部分銀銅板材導電率不小於80%IACS ；
4、熱性能導熱係數彡340ff/m-K；
5、超聲波探傷符合YS/T585中II級標準。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步進行說明本發明。本專利涉及的材料力學性能，如無特殊說明，均是在GB/T228. 1-2010標準下的測試數據；高導數據是在GB/T351-1995標準下的測試數據；涉及的含量，均為質量含量數據。實施例1-6的加工方法均為
配料依據要求對銅合金成分按質量進行配比；配方一銅和銀總量99. 90%，其中 銀0. 034 0. 20%，氧0. ΟΟΓΟ. 05%，餘量為銅，其它雜質總和< 0. 05%，各組份之和為百分之百；或使用配方二 銅和銀總量彡99. 75%，其中銀0. 034 0. 20%，磷:0. 004 0. 025%, 鎂0. 0Γ0. 25%，餘量為銅，其它雜質總和彡0. 02%，各組份之和為百分之百。熔鑄採用工頻有芯感應電爐進行熔煉，鑄造採用半連續鑄造，加料後採用木炭覆蓋，靜置時間30分鐘，熔煉出爐溫度為1220°C ；鑄造採用發生爐煤氣或高純氮氣保護鑄造， 鑄造速度7m/h，水壓力為120Kpa ；
鋸切採用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切； 銑面採用銑床對鑄錠上下表面進行銑削；
加熱採用加熱爐對鋸切後的鑄錠進行加熱，加熱溫度900°C、加熱時間2. 5小時； 熱軋採用寬板軋機對加熱後的鑄錠進行熱軋，軋制速度1. 24m/s、壓下延伸係數 1. 05、熱軋溫度880 0C ；
冷軋採用寬板軋機對熱軋後的板材坯料進行冷軋，冷軋速度1. 31m/s、壓下延伸係數1.08、軋制道次12次； 鋸切按尺寸要求鋸切； 包裝入庫按要求包裝入庫。實施例1 牌號LC1140 規格55 X 800 X 4000mm
配料依據要求進行銅合金配比銅+銀99. 95%、其中銀0. 05%，氧0. 02%，其它雜質總和0. 03%，各組份之和為百分之百。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :275Mpa,屈服強度RpO. 5 :240 Mpa，伸長率(A50):ll. 5%，硬度HRF :77 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為98%IACS ；熱性能板材的導熱係數380W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。實施例2 牌號LC1550 規格45 X 650 X 5000mm
配料依據要求進行銅合金配比銅+銀99. 83%、其中銀0. 15%，磷0. 015%、鎂 0. 14%、其它雜質總和0. 015% ；採用Cu-P中間合金方式添加磷，中間合金中的磷含量為 14% ；採用Cu-Mg中間合金方式添加鎂，中間合金中的鎂含量為16%。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :350Mpa,屈服強度RpO. 5 :265 Mpa，伸長率(A50):ll. 5%，硬度HRF :78 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為80%IACS ；熱性能板材的導熱係數340W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。實施例3 牌號LC1550 規格55 X 800 X 2000mm
配料依據要求進行銅合金配比銅+銀99. 942%,其中銀0. 1%，磷0. 008%、鎂 0. 03%、其它雜質總和0. 02% ；採用Cu-P中間合金方式添加磷，中間合金中的磷含量為14%， 採用Cu-Mg中間合金方式添加鎂，中間合金中的鎂含量為16%。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :345Mpa,屈服強度RpO. 5 :268 Mpa，伸長率(A50) :11%，硬度HRF :79 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為80%IACS ；熱性能板材的導熱係數340W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。
實施例4 牌號LC1140 規格 45 X 570 X 900mm
配料進行銅合金配料銅+銀99. 91%、其中銀0. 2%，氧0. 04%，其它雜質總和 0. 05%，各組份之和為百分之百。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :280Mpa,屈服強度RpO. 5 :255 Mpa，伸長率(A50):10. 5%，硬度HRF :78 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為98%IACS ；熱性能板材的導熱係數380W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。實施例5 牌號LC1140 規格55XMOX850mm
配料進行銅合金配料銅+銀99. 935%、其中銀0. 035%，氧0. 025%，其它雜質總和 0. 04%，各組份之和為百分之百。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :275Mpa，屈服強度RpO. 5 :240 Mpa，伸長率(A50):ll. 5%，硬度HRF :77 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為98%IACS ；熱性能板材的導熱係數380W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。實施例6 牌號LC1550 規格60 X 530 X 880mm
配料進行銅合金配料銅+銀99. 798%、其中銀0. 039%，磷0. 01%、鎂0. 18% ；採用 Cu-P中間合金方式添加磷，中間合金中的磷含量為16% ；採用Cu-Mg中間合金方式添加鎂， 中間合金中的鎂含量為13%，其它雜質總和0. 012%。該銀銅板材合金，狀態為H02 (Y2)，抗拉強度(Rm) :320Mpa,屈服強度RpO. 5 :270 Mpa，伸長率(A50) :10%，硬度HRF :78 ；電性能在20°C的溫度下，導電率為80%IACS ；熱性能板材的導熱係數340W/m-K，完全滿足其各個關鍵部件用材，替代進口。
權利要求
1.一種銀銅板材合金材料，其特徵是合金的化學成分質量百分比為銅和銀總量 彡99. 75%，其中銀0. 034 0. 20%，磷0. 004 0. 025%，鎂0. θΓθ. 25%，餘量為銅，其它雜質總和< 0. 02% ；各組份之和為百分之百。
2.一種銀銅板材合金材料，其特徵是合金的化學成分質量百分比為銅和銀總量 彡99. 90%，其中銀0. 034 0. 20%，氧0. ΟΟΓΟ. 05%，餘量為銅，其它雜質總和彡0. 05% ；各組份之和為百分之百。
3.—種權利要求1或2任一項所述銀銅板材合金材料的加工工藝方法，其特徵是工藝方法包括配料一熔鑄一鋸切一銑面一加熱一熱軋一冷軋一鋸切一包裝入庫；具體步驟為配料依據要求對銅合金成分按質量進行配比；熔鑄採用工頻有芯感應電爐進行熔煉，鑄造採用半連續鑄造；鋸切採用鋸床對鑄錠進行頭尾鋸切；銑面採用銑床對鑄錠上下表面進行銑削；加熱採用加熱爐對鋸切後的鑄錠進行加熱；熱軋採用寬板軋機對加熱後的鑄錠進行熱軋；冷軋採用寬板軋機對熱軋後的板材坯料進行冷軋；鋸切按尺寸要求鋸切；包裝入庫按要求包裝入庫。
4.根據權利要求3所述加工工藝方法，其特徵是所述的熔鑄工藝採用工頻有芯感應電爐進行熔煉，鑄造採用半連續鑄造，加料後採用木炭覆蓋，靜置時間10 30分鐘，熔煉出爐溫度為1120 1220°C ；鑄造採用發生爐煤氣或高純氮氣保護鑄造，鑄造速度4 7m/h， 水壓力為40 120Kpa。
5.根據權利要求3所述加工工藝方法，其特徵是所述的加熱工藝為採用加熱爐對鋸切後的鑄錠進行加熱，加熱溫度90(Γ980 、加熱時間2. 5^3. 5小時。
6.根據權利要求3所述加工工藝方法，其特徵是所述的熱軋工藝為採用寬板軋機對加熱後的鑄錠進行熱軋，軋制速度0. 7^1. 24m/s、壓下延伸係數1. 05^1. 17、熱軋溫度 88(T940°C。
7.根據權利要求3所述加工工藝方法，其特徵是所述的冷軋工藝為採用寬板軋機對熱軋後的板材坯料進行冷軋，冷軋速度0. 8^1. 31m/s、壓下延伸係數1. 03^1. 08、軋制道次< 16次。
全文摘要
本發明介紹了一種銀銅板材合金材料及其加工工藝方法，組成為銀0.034~0.20%，銅銀總量≥99.90，氧0.001~0.05%，餘量為銅，雜質≤0.05%；或銅和銀總量≥99.75，其中銀0.034~0.20%，磷0.004~0.025%，鎂0.01~0.25%，餘量為銅，雜質≤0.02%。製法配料→熔鑄→鋸切→銑面→加熱→熱軋→冷軋→鋸切→包裝入庫。其抗拉強度250~355MPa，屈服強度≥230MPa，伸長率≥10%，硬度≥77；20℃下，用於TF線圈外側部分的導電率不小於98%IACS，上、下和內側部分的導電率不小於80%IACS；導熱係數≥340W/m-K。
文檔編號B21B1/24GK102433457SQ20111038100
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者孫水珠, 孫永輝, 李寶樂, 李英, 遊金閣, 韋衛, 韓衛光, 黃國興 申請人:中鋁洛陽銅業有限公司