[发明专利]一种易绕制变压器用紫铜带材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种易绕制变压器用紫铜带材，其特征在于该紫铜带材的质量百分组成为Cu+Ag：≥99.95wt％，Fe：0.001～0.005wt％，B：0.001～0.005wt％以及不可避免的杂质；所述紫铜带材的软态组织晶粒度为20～35μm，其中最小晶粒直径与最大晶粒直径比≥0.80。本发明紫铜带材在软态条件下为细小均匀的等轴晶，晶粒度控制在20～35μm，组织晶粒中最小晶粒直径与最大晶粒直径的粒径比≥0.80，保证紫铜带材高导电率的同时硬度控制在45～52HV。

技术领域

本发明属于铜合金领域，具体涉及一种易绕制变压器用紫铜带材及其制备方法。

背景技术

随着电力工业的发展，变压器由传统的导线绕组结构形式升级为带材绕组结构形式，相比而言，紫铜带绕制而成的带材绕组结构形式使变压器具有极高的导电、导热稳定性，同时其空间利用率高、容量大。目前带材绕组结构形式的变压器在电力行业已被广泛使用。

随着变压器的使用升级，客户对紫铜带的绕制能力也有了新的关注。现有的变压器紫铜带对软态硬度的控制范围大(45～65HV)，不利于变压器绕制使用，影响变压器工作效率。同时紫铜带硬度较高，产品在直角拐弯处的回弹力大，绕制时结构不紧凑，易出现缝隙；硬度低于标准要求，带材受力绕制时易出现纵向拉伸和表面划伤等问题，最终影响电流通过。因此，为了提高紫铜带材的绕制能力，尽可能将紫铜软态下的硬度控制在硬度适中且硬度变化较小的范围(45～52HV)。想获得硬度适中、硬度范围小的紫铜带材就需要对现有的紫铜成分及晶粒大小、均匀性等进行改进，保证材料高导电的同时提高绕制能力。

如发明专利CN109261739A公开了一种短流程生产宽幅大于630mm变压器铜带工艺，采用上引连铸法生产出12×650～1050mm的T2导带坯，直接进行轧制，节省了铣面工序，后道粗轧轧制2mm后退火，再精轧再退火，最终得到变压器铜带HV≥45，实现短流程化、低成本化。但此加工工艺方法对材料的弯曲绕制存在不利影响，当硬度≥HV55时产品在直角拐弯处的回弹力大，导致绕制时结构不紧凑，易出现缝隙，最终影响变压器的整体体积和工作效率。

因此，针对现有的变压器用紫铜带材需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种组织晶粒细小、均匀的易绕制变压器用紫铜带材。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种易绕制变压器用紫铜带材，其特征在于该紫铜带材的质量百分组成为Cu+Ag：≥99.95wt％，Fe：0.001～0.005wt％，B：0.001～0.005wt％以及不可避免的杂质；所述紫铜带材的软态组织晶粒度为20～35μm，其中最小晶粒直径与最大晶粒直径比≥0.80。

变压器用紫铜带材要求方便弯曲绕制，绕制后结构紧凑，不能出现缝隙，为了提高紫铜带材的绕制能力，尽可能将紫铜软态下的硬度控制在硬度适中且硬度变化较小的范围(45～52HV)。想获得硬度适中、硬度范围小的紫铜带材就需要组织晶粒大小、均匀性等进行改进。本发明铜合金中添加适量的Fe、B元素，可以细化组织晶粒。Fe、B元素的添加分别以中间合金Cu-Fe、Cu-B的方式加入，作为异质形核，可以提高形核率，阻碍晶粒长大，起到细化晶粒的作用。Fe、B含量过高，作为固溶体会降低铜的导电性；而Fe、B含量过低，晶粒细化效果不明显。因此，本发明要求Fe、B添加含量为0.001～0.005wt％。

为了保证紫铜带材高导电率的同时硬度控制在45～52HV，本发明在软态条件下为细小均匀的等轴晶，晶粒度控制在20～35μm。组织晶粒的细小在提高硬度的同时保持良好的塑性，组织晶粒细小还可以增强带材的弹性性能；在控制组织晶粒细小的同时，组织晶粒的均匀性是影响紫铜带材硬度波动小的关键因素，组织不均匀会导致最终产品硬度范围大，绕制过程中紫铜带材在直角拐弯处的回弹力大，绕制时结构不紧凑，易出现缝隙，同时组织大小不均在弯曲绕制时弯曲表面容易发毛，甚至出现裂纹，因此，本发明组织晶粒中最小晶粒直径与最大晶粒直径的粒径比≥0.80。