一种铍青铜长导轨及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铍青铜长导轨及其制造方法，导轨材料成分按重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～1.46％、Co：0.95～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu；按这种成分配料在真空中频炉熔炼，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后，进行热挤压或热锻，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；然后固溶处理，再进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，在410～600℃温度下保温2～4h，进行时效处理，性能达到：硬度HV

【技术实现步骤摘要】
一种铍青铜长导轨及其制造方法
本专利技术涉及一种铍青铜材料及其制造
，尤其涉及一种铍青铜长导轨及其制造方法。
技术介绍
在汽车、水暖、机械、电子、钢铁、军工、高铁、地铁、船舶、航天等行业，通常需要大量的铍青铜材料，由于该材料的特殊性，可通过调整其成分和制造工艺来满足不同使用场合、工况的使用要求。现有汽车、钢铁、军工、高铁、地铁等行业用铍青铜导轨要求具有高导电耐承压性能，铍青铜导轨的作用是通过导轨传输大电流给载体提供大功率，使载体在高速运行过程中获取足够的能量。因此要求铍青铜导轨整体长度足够长，并且导电性好、强度高、耐磨性好。又因为载体有一定的自重，高速运行中对导轨既有冲击力又有承压力，还要在高速运行中接触良好，减少电弧侵蚀。由于现有的铍青铜真空熔炼炉一般在200公斤左右，成品在150公斤左右，而铍青铜导轨截面通常为60mm～200mm×30mm～100mm，截面大，受生产条件、后续设备配套所限，导轨单体长度在2米以下，如采用单体2米长的铍青铜导轨，通过焊接或者机械拼接方式连接，连接点多，并且连接点可能存在强度低、导电性差或接触不良等问题，在大电流通过时产生大量热量，使某些连接点很容易失效，导致整个导轨使用寿命降低，而更换工作费工费时，影响经济运行，材料消耗高，因此，用户希望铍青铜导轨连接点越少越好，以减少连接点失效概率，期望铍青铜导轨单体长度在10米以上。开发铍青铜长导轨是提高其使用寿命的最有效的方式。此外，铍青铜内部杂质多也影响铍青铜导轨的高温状态下使用性能和导电性能，为此，研究一种高性能长寿命铍青铜长导轨及其制造方法是我们材料研究者努力的方向。铜合金强度和导热性、导电性之间存在矛盾，导热性与导电性关系成正比，通常用导电率反映导热率。按照合金化理论，合金化程度越高，合金的强度就越高，但导热性和导电性差，反之，导电率升高，则强度降低。铍铜合金时效硬化效果显著，从而保持一定的强度和导电率，因此，只要加入少量的其它合金元素，通过合金元素间的相互作用，形成金属间化合物，通过细化晶粒强化，冷变形强化和时效强化等综合强化，提高强度改善韧性并保持较高的导电性。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种强度高、高速耐磨好、减少电弧侵蚀、高导电性铍青铜长导轨及其制造方法。本专利技术是在低Be铜合金基础上加入Co、Ni和微量Zr元素，发挥合金元素相互作用的优势，并通过多电极电渣重熔炉实现小铸锭变大铸锭，同时进一步去除锭内杂质，得到材料性能更好的长寿命铍青铜长导轨。本专利技术所述“多电极电渣重熔炉”是指电极数在三根及以上电渣重熔炉。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～1.46％、Co：0.95～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为905～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～960℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，随后校直，在410～600℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥260，导电率IACS≥50％，抗拉强度≥800MPa，屈服强度≥680MPa，伸长率≥14％，475℃高温抗拉强度≥500MPa，软化温度≥550℃。优选的，一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：1.25～1.46％、Co：0.95～1.15％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为905～925℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～940℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥9％，随后校直，在490～550℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥265，导电率IACS≥54％，抗拉强度≥820MPa，屈服强度≥700MPa，伸长率≥16％，475℃高温抗拉强度≥520MPa，软化温度≥580℃。优选的，一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～0.95％、Co：1.45～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为910～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～948℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，随后校直，在410～440℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥290，导电率IACS≥50％，抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥750MPa，伸长率≥14％，475℃高温抗拉强度≥580MPa，软化温度≥560℃。优选的，一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：1.00～1.20％、Co：1.20～1.40％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为910～925℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为915～945℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥7％，随后校直，在415～445℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥275，导电率IACS≥52％，抗拉强度≥850MPa，屈服强度≥710MPa，伸长率≥15％，475℃高温抗拉强度≥550MPa，软化温度≥570℃。所述一种铍青铜长导轨的截面为长方形、正方形或半圆形。一种铍青铜长导轨的制造方法，包括以下步骤：S1，真空中频感应炉熔炼：在真空中频感应炉中依次加入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～1.46％、Co：0.95～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为905～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～960℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，随后校直，在410～600℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV

【技术特征摘要】
1.一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～1.46％、Co：0.95～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为905～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～960℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，随后校直，在410～600℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥260，导电率IACS≥50％，抗拉强度≥800MPa，屈服强度≥680MPa，伸长率≥14％，475℃高温抗拉强度≥500MPa，软化温度≥550℃。


2.根据权利要求1所述的一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：1.25～1.46％、Co：0.95～1.15％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为905～925℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～940℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥9％，随后校直，在490～550℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥265，导电率IACS≥54％，抗拉强度≥820MPa，屈服强度≥700MPa，伸长率≥16％，475℃高温抗拉强度≥520MPa，软化温度≥580℃。


3.根据权利要求1所述的一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～0.95％、Co：1.45～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为910～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～948℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥6％，随后校直，在410～440℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥290，导电率IACS≥50％，抗拉强度≥900MPa，屈服强度≥750MPa，伸长率≥14％，475℃高温抗拉强度≥580MPa，软化温度≥560℃。


4.根据权利要求1所述的一种铍青铜长导轨，其特征在于，长度10米以上，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：1.00～1.20％、Co：1.20～1.40％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；按这种成分配料在真空中频感应炉熔炼，浇注成小铸锭，小铸锭进行多电极电渣重熔成大铸锭后表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻，挤压或热锻温度区间为910～925℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为915～945℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；对半成品进行冷拉拔或冷锻，变形量为≥7％，随后校直，在415～445℃温度下保温2～4h，进行时效处理，待炉内冷却到100℃以下出炉后进行最终校直，性能达到：硬度HV30≥275，导电率IACS≥52％，抗拉强度≥850MPa，屈服强度≥710MPa，伸长率≥15％，475℃高温抗拉强度≥550MPa，软化温度≥570℃。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种铍青铜长导轨，其特征在于，所述铍青铜长导轨的截面为长方形、正方形或半圆形。


6.一种铍青铜长导轨的制造方法，包括以下步骤：
S1，真空中频感应炉熔炼：在真空中频感应炉中依次加入电解铜板、镍板、纯钴片，通电熔化后加入Cu-Be中间合金、Cu-Zr中间合金，电磁搅拌，调整成分，熔炼温度为1330～1360℃，持续时间40～60分钟，真空度保持在-0.01～-0.03MPa，熔清后通入氩气，将熔液直接浇注到金属铸型中，浇注温度为1250～1280℃，之后冷却，取出，得到低铍铜合金小铸锭，其成分重量百分比为：Be：0.40～0.58％、Ni：0.60～1.46％、Co：0.95～1.85％、Zr：0.09～0.46％，其余为Cu和其他不可避免的杂质，Be+Ni+Co之和2.50～3.50％；
S2，电渣重熔：将至少三根低铍铜合金小铸锭连接在多电极电渣重熔炉的电极上，电渣重熔成大铸锭；
S3，电渣重熔锭挤压或热锻：将所述大铸锭表面机加工、切冒口，再进行热挤压或热锻成半成品，挤压或热锻温度区间为905～930℃，挤压比≥2或热锻变形比≥1.5；
S4，半成品固溶处理：将挤压或热锻后的半成品进行固溶处理，处理温度为910～960℃，固溶时间1～3h，在1分钟内入水中整体淬火；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周水军，高杰，刘富强，叶丙义，张爱亮，牛洪远，
申请(专利权)人：新余市长城铜产品开发有限公司，邯郸新兴特种管材有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36