高溫滑觸線銅合金及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于起重機(jī)、行車、吊車等移動(dòng)設(shè)備的滑觸線，特別涉及一種適合于高溫使用移動(dòng)設(shè)備的滑觸線導(dǎo)電材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滑觸線是為移動(dòng)設(shè)備例如起重機(jī)、行車、吊車等設(shè)備提供供電的一種“特殊電線”。移動(dòng)設(shè)備由于移動(dòng)，需要不斷地變換位置，在每一個(gè)不同的位置上，移動(dòng)設(shè)備又要隨時(shí)能獲得動(dòng)力電源，否則就無(wú)法繼續(xù)移動(dòng)。因此對(duì)滑觸線系統(tǒng)中輸電導(dǎo)軌材料性能要求很高，不但材料導(dǎo)電性能極好，散熱較快，許用電流密度高，線路損失小，而且材料機(jī)械強(qiáng)度高、剛度好、不易彎曲變型，能承受較大的短路沖擊電流，不致發(fā)生故障；同時(shí)還要具備高耐磨性能，使用壽命要長(zhǎng)。過(guò)去滑觸線導(dǎo)體材料主要考慮在最大的限度上減少其本身運(yùn)作的能耗，希望將最多的能源供應(yīng)給實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)。所以滑觸線導(dǎo)體材料普遍采用的是較小電阻的銅鋁材料。而高溫剛體滑觸線多用于高溫、交溫、高電壓、強(qiáng)腐蝕、多粉塵如:煉鋼、冶金、高電壓、強(qiáng)腐蝕、多粉塵等環(huán)境，服役條件惡劣，對(duì)滑觸線導(dǎo)體材料提出了更高要求，使用溫度也要高。而且對(duì)于很多的高空作業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這些施工設(shè)備除了要具有很好的耐腐耐高溫等的性能之外，還要能夠承受高空環(huán)境中對(duì)于各類物料運(yùn)輸及拖拉方面的高壓力。那么對(duì)于滑觸線來(lái)說(shuō)就需要能夠很好的應(yīng)對(duì)電流電壓方面的波動(dòng)沖擊，這樣才能更好的滿足相關(guān)施工需要而不至于發(fā)生不必要的故障。而傳統(tǒng)的銅鋁材料，盡管導(dǎo)電性好，但是存在強(qiáng)度、硬度、剛度低，耐磨性差，不耐高溫等缺點(diǎn)，造成高溫滑觸線的使用壽命低。
[0003]針對(duì)銅鋁導(dǎo)體材料強(qiáng)度、剛度、硬度低的缺點(diǎn)，業(yè)內(nèi)采用了復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)解決，滑觸線結(jié)構(gòu)采用銅導(dǎo)體和鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)骨架構(gòu)成，利用高強(qiáng)度的鋼來(lái)提高滑觸線的強(qiáng)度和剛度，此外還附加了輔助電纜，來(lái)降低滑觸線導(dǎo)線的阻抗。盡管采用復(fù)合結(jié)構(gòu)能部分解決銅鋁材料滑觸線的問(wèn)題，但是使用溫度仍然不能超過(guò)150度，而且造成滑觸線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有銅鋁滑觸線材料存在的機(jī)械強(qiáng)度低，不耐高溫的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高溫滑觸線銅合金及其制造方法，采用高強(qiáng)度銅合金材料作為高溫剛體滑觸線，銅合金同時(shí)具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性能，使用溫度可達(dá)到350度以上，硬度高，耐磨性好，較好的解決了銅鋁滑觸線使用溫度低，壽命短的缺點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種高溫滑觸線銅合金，其特征在于:銅合金的質(zhì)量百分比含量為:銀:0.02-0.07% ;鉻:0.01-0.15% ;鎂:0.01-0.25% ;其余為銅。
[0006]高溫滑觸線材料經(jīng)過(guò)熱處理和加工成型后，抗拉強(qiáng)度為350_400MPa，硬度為HV120-140，導(dǎo)電率為超過(guò)90%IACS。
[0007]—種高溫滑觸線銅合金的制造方法，其特征在于:采用高純陰極銅為基體，向銅中加入按質(zhì)量百分比為:0.02-0.07%銀；:0.01-0.15%鉻；0.01-0.25%鎂，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度控制在1100-1200度范圍，熔煉的氣氛為惰性氣體保護(hù)，合金上引線桿，其上引速度為30mm/min,成型后進(jìn)行連續(xù)擠壓,然后拉拔成型。
[0008]上述銅合金連續(xù)擠壓成型時(shí)，預(yù)熱銅合金桿，預(yù)熱溫度為25-300度，擠壓速度為2m/min。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用高強(qiáng)度銅合金材料作為高溫剛體滑觸線，銅合金同時(shí)具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性能，使用溫度可達(dá)到350度以上，硬度高，耐磨性好，較好的解決了銅鋁滑觸線使用溫度低，壽命短的缺點(diǎn)。是一種能滿足高溫使用環(huán)境的起重機(jī)滑觸線材料。該合金可使用傳統(tǒng)銅鋁材料滑觸線的生產(chǎn)設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種高溫滑觸線銅合金，銅合金的質(zhì)量百分比含量為:銀:0.02-0.07%;鉻:
0.01-0.15% ;鎂:0.01-0.25% ;其余為銅。
[0011]高溫滑觸線材料經(jīng)過(guò)熱處理和加工成型后，抗拉強(qiáng)度為350_400MPa，硬度為HV120-140，導(dǎo)電率為超過(guò)90%IACS。
[0012]本發(fā)明根據(jù)已有的滑觸線上引連續(xù)擠壓生產(chǎn)線的設(shè)備配置、特點(diǎn)以及純銅滑觸線生產(chǎn)工藝制定出符合本發(fā)明銅合金滑觸線的生產(chǎn)工藝流程:高純陰極銅一上引爐鑄造一線桿一連續(xù)擠壓一冷卻清洗一分切包裝。
[0013]上述銅合金中按照質(zhì)量百分比銀含量為0.02-0.07%，最佳銀含量為0.04% ;鉻含量為0.01-0.15%，最佳鉻含量為0.015% ;鎂含量為0.01-0.25%，最佳鎂含量為0.02% ;銅余量。銅采用高純陰極銅，銀采用銀粒直接加入，鎂、鉻采用中間合金方式加入。
[0014]上述銅合金鑄造方式為上引連續(xù)鑄造方式，控制爐內(nèi)的銅液溫度在1100-1200度，最佳為1150度；上引速度為30mm/min。上述銅合金連續(xù)擠壓成型時(shí)要求預(yù)熱，預(yù)熱溫度為25-300度，最佳為150度。所用擠壓速度為2m/min。
[0015]實(shí)施例一:
以銅為基體，向銅中加入按照質(zhì)量百分比為0.02%的銀，0.01%的鉻，0.01%的鎂，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度控制在1100度范圍，熔煉的氣氛為惰性氣體保護(hù)，合金上引成型后進(jìn)過(guò)連續(xù)擠壓，然后拉拔成型，塑性變形量為50%左右。經(jīng)過(guò)上述處理，該合金強(qiáng)度可以達(dá)到350MPa,同時(shí)電導(dǎo)率為92%IACS。
[0016]實(shí)施例二:
以銅為基體，向銅中加入按照質(zhì)量百分比為0.07%的銀，0.15%的鉻，0.25%的鎂，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度控制在1200度范圍，熔煉的氣氛為惰性氣體保護(hù)，合金上引成型后進(jìn)過(guò)連續(xù)擠壓，然后拉拔成型，塑性變形量為50%左右。經(jīng)過(guò)上述處理，該合金強(qiáng)度可以達(dá)到450MPa,同時(shí)電導(dǎo)率為75%IACS。
[0017]實(shí)施例三:
以銅為基體，向銅中加入按照質(zhì)量百分比為0.04%的銀，0.015%的鉻，0.02%的鎂，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度控制在1200度范圍，熔煉的氣氛為惰性氣體保護(hù)，合金上引成型后進(jìn)過(guò)連續(xù)擠壓，然后拉拔成型，塑性變形量為50%左右。經(jīng)過(guò)上述處理，該合金強(qiáng)度可以達(dá)到400MPa,同時(shí)電導(dǎo)率為88%IACS。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫滑觸線銅合金，其特征在于:銅合金的質(zhì)量百分比含量為:銀:0.02-0.07% ;鉻:0.01-0.15% ;鎂:0.01-0.25% ;其余為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫滑觸線銅合金，其特征在于:所述高溫滑觸線銅合金經(jīng)過(guò)熱處理和加工成型后，抗拉強(qiáng)度為350-400MPa，硬度為HV120-140，導(dǎo)電率為超過(guò)90%IACSo
3.—種權(quán)利要求1或2所述高溫滑觸線銅合金的制造方法，其特征在于:采用高純陰極銅為基體，向銅中加入按質(zhì)量百分比為:0.02-0.07%銀；:0.01-0.15%鉻;:0.01-0.25%鎂，進(jìn)行熔煉，熔煉溫度控制在1100-1200度范圍，熔煉的氣氛為惰性氣體保護(hù)，合金上引線桿，其上引速度為30mm/min，成型后進(jìn)行連續(xù)擠壓，然后拉拔成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫滑觸線銅合金的制造方法，其特征在于:上述銅合金連續(xù)擠壓成型時(shí)，預(yù)熱銅合金桿，預(yù)熱溫度為25-300度，擠壓速度為2m/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫滑觸線銅合金及其制造方法，銅合金材料按照質(zhì)量百分比銀含量：0.02-0.07%；鉻含量：0.01-0.15%；鎂含量：0.01-0.25%；銅余量。銅合金同時(shí)具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性能，使用溫度可達(dá)到350度以上，硬度高，耐磨性好，解決了銅鋁滑觸線使用溫度低，壽命短的技術(shù)問(wèn)題，并且是一種能滿足高溫使用環(huán)境的起重機(jī)滑觸線材料。
【IPC分類】C22C9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104630545
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510057611
【發(fā)明人】劉新寬, 劉平, 劉實(shí), 張苗, 瞿曉春, 陳小紅, 馬鳳倉(cāng), 李偉, 何代華
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日