[发明专利]一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属合金材料技术领域，具体涉及一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材及其制备方法和应用(QS_i2-0.5-0.5合金)，该合金线材应用于新型电光源保险丝、电子元器件、新型加热丝等工业产品。

背景技术

现有技术中硅青铜合金主要用作焊接材料，但因其产品自身的缺陷，还不能作为新型电光源的保险丝。而传统的保险丝材料大多采用锡铅合金或康铜等，存在着电阻率高，过电流能力差，电阻温度系数较高和抗浪涌性能差等缺点。另外，本发明制得的产品还可用于加热行业，传统铜镍加热丝存在耐折度差，不易于拉伸、电阻率不均匀等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材及其制备方法和应用，该合金成份稳定、均匀，性能优异，适用较广。

本发明所采用的技术方案如下：

一种低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材，按重量百分含量计，该合金线材化学成分为：Si 1.9～2.5％，Mn 0.2～0.7％，Ni 0.2～0.7％，Zn≤0.4％，Sn≤0.2％，Cu为余量；该硅锰镍合金线材优选的化学成分为：Si 2.0～2.3％，Mn 0.2～0.7％,Ni 0.25～0.5％，Zn 0.15～0.4％，Sn 0.1～0.2％，Cu为余量。

该合金线材的化学成分中，Si与Mn的重量比例为(3.6-5.8)：1，Ni与Mn的重量比例为(0.45-1.25)：1。

该硅锰镍合金线材的电阻率为0.15-0.17μΩ·m，规格为Ф0.18-0.21，线径公差≤0.002mm。

该硅锰镍合金线材的力学性能为：抗拉强度≥260N/mm²，延伸率≥25％。

所述低电阻率、高塑性的硅锰镍合金线材的制备方法，包括如下步骤：

(1)原材料准备及配料：

以纯金属Zn、Sn、Si、电解锰、电解镍和阴极铜为原材料，将各原材料按所需合金成分进行称重；对原材料称重前，阴极铜与电解镍表面依次经酸洗、水洗和烘干处理，确保原材料清洁；所述酸洗过程中：阴极铜采用浓度30vol.％的硫酸清洗，电解镍采用浓度40vol.％的硝酸清洗；

(2)真空熔炼：

真空熔炼过程：熔炼温度控制在1100-1200℃，熔炼时间30～40分钟，真空度≤2Pa；熔炼过程具体如下：

将阴极铜、纯金属Si、电解锰和电解镍装入坩锅内，炉内抽真空后送电熔化，1100-1200℃熔炼30～40分钟，然后充惰性气体Ar，加入Zn和Sn，惰性气氛下熔炼20-30min后带电浇铸，获得合金铸锭；

(3)铸锭锻造：

将合金铸锭在车床上表面车光，然后在750Kg空气锤上自由锻造，铸造过程为：电炉加热至780-840℃，保温时间90-120分钟后，进行两镦两拔后锻至Ф42～50mm棒材；然后车光至Ф40～45mm棒材。

(4)热轧：

电炉加热温度为760-820℃，保温70-90分钟后，将步骤(3)所得Ф40～45mm棒材在Ф250×350孔型轧机上轧制至Ф12-14mm棒材。

(5)冷加工及中间过程真空退火：

将步骤(4)所得的Ф12-14mm棒材依次进行盘圆、退火和冷拉拔处理，重复该过程3～5次，获得Ф1.7-2.0mm合金丝；其中的退火工艺参数为：退火温度T为500-550℃，退火时间t为90-120分钟；

(6)拉伸处理：

将步骤(5)得到的Ф1.7-2.0mm合金丝在拉伸机上进行两次拉拔处理后，获得规格为Ф0.18-0.21mm的硅锰镍合金线材成品。其中：第一次拉拔处理过程为：将步骤(5)得到的Ф1.7-2.0mm合金丝在拉伸机上拉至Ф0.75-0.85mm规格，然后采用连续氢气退火炉进行退火处理，退火处理过程中：炉温为600-650℃，收线机引取速度15-18米/分钟，退火处理后合金丝延伸率≥25％；第二次拉拔处理过程为：将Ф0.75-0.85mm线材拉拔至Ф0.18-0.21线材，拉拔后采用连续氢气退火炉进行退火处理，退火处理过程中：炉温为550-650℃，收线机引取速度15-20米/分钟，退火处理后得到延伸率≥25％的线材成品。

步骤(6)中，不同规格成品采取相应的拉拔和退火处理，拉伸过程中每道次加工率为13％-15％。

本发明制备的上述硅锰镍合金线材可应用于电光源保险丝、电子元器件或加热丝。

本发明具有以下优点和有益效果：