專利名稱：銅合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造銅合金，尤其是可沉淀硬化的銅基合金的方法，該方法中避兔了銅合金的熱擠壓。
背景技術(shù)：
沉淀硬化合金的制造需要有將合金元素加入到固溶體中的工藝階段。一般這通過單獨的固溶退火熱處理或?qū)峒庸と鐭釘D壓或熱軋與快速淬火結(jié)合來實現(xiàn)。根據(jù)這一已研發(fā)的技術(shù)，通過控制固化并隨后冷卻來獲得固溶體。
制造可沉淀硬化的銅基合金棒如銅-鉻(CuCr)、銅-鉻-鋯(CuCrZr)和銅-鋯(CuZr)的傳統(tǒng)方法是先鑄造坯錠，然后通過熱擠壓來處理坯錠。美國專利US 4,421,570中描述了這種處理，用于處理在制造連續(xù)鑄造模型的方法中使用的材料。典型的傳統(tǒng)鑄造坯錠在進行擠壓之前必需通過機加工或其它的修整方法對其表面存在的缺陷進行校正。進一步地，依賴于坯錠鑄造條件，銅合金化元素，鉻和/或鋯可能開始從固溶體中沉淀出來。因此，在將坯錠擠入水中之前將坯錠加熱到設(shè)定的溫度是很必要的。在擠壓之后將棒材拉拔至給定的尺寸，時效并進一步拉拔至最終的直徑(如果需要)。在一些情況下，可以將棒材拉拔至給定的尺寸然后在時效之前成形為元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的某些缺點并獲得改進的制造銅基可沉淀硬化的合金的方法，如銅-鉻(CuCr)、銅-鉻-鋯(CuCrZr)和銅-鋯(CuZr)的制造方法，該方法通過使用連鑄獲得對長鑄件，例如棒材，而不是鑄造坯錠，因而縮短了制造過程。本發(fā)明的基本特征被記載在附后的權(quán)利要求書中。
根據(jù)本發(fā)明的方法，通過連續(xù)鑄造將銅基可沉淀硬化的合金，如銅-鉻(CuCr)、銅-鉻-鋯(CuCrZr)和銅-鉻(CuZr)直接鑄造成細(xì)長鑄件，該鑄件有利地具有基本圓形、矩形或環(huán)狀的橫截面，優(yōu)選是有利地具有外徑為8mm至50mm的棒。將鑄件拉拔至預(yù)定的尺寸。將該拉拔的產(chǎn)品在某種可選擇的方式下進一步時效以獲得最終產(chǎn)品。時效的具體方法例如為固溶退火、直接成形為元件或進一步拉拔成細(xì)絲隨后時效熱處理。
在本發(fā)明的方法中待制造的銅基可沉淀硬化的合金包含0.1～1.5重量％的鉻和/或0.01～0.25重量％的鋯，余量的銅和常見的雜質(zhì)。
在本發(fā)明的方法中，連續(xù)鑄造通過水平的、垂直向上或垂直向下或著甚至在介于水平和垂直之間的某個方向上進行的。為了描述本發(fā)明的技術(shù)，術(shù)語“連續(xù)鑄造”是用來描述至少一個細(xì)長件的連續(xù)操作的鑄造，該細(xì)長件有利地具有基本圓形、矩形或環(huán)狀的橫截面，其厚度或外徑對于材料進一步冷加工而言最大。根據(jù)最終的尺寸要求，還可以鑄造其它尺寸或甚至其它形狀。當(dāng)使用本發(fā)明方法中的連續(xù)鑄造時，鑄造得到的很長的鑄件，其重量最高達5噸，而與之相比，現(xiàn)有技術(shù)中準(zhǔn)備進行擠壓的鑄造坯錠的典型重量為160kg。采用本發(fā)明的方法時不需要象現(xiàn)有技術(shù)中的擠壓步驟，并且至少在一個實施方案中避免了固溶處理。此外，由于鑄件具有以細(xì)長件的形狀，即比鑄造坯錠更接近鑄件的最終的尺寸，鑄件的拉拔過程也被縮短了。
當(dāng)使用本發(fā)明的方法時，在連續(xù)鑄造階段，使合金元素鉻和/或鋯保持在過飽和的固溶體中。該固溶體通過鑄造銅合金穿過模具而實現(xiàn)，該模具與冷卻器連接，能使銅基合金以23℃/s～70℃/s速度快速固化。固化過程進一步將溫度降低至低于銅基合金發(fā)生沉淀所需的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在鑄造步驟之后，將銅基合金的鑄件，優(yōu)選以棒狀，拉拔至預(yù)定的尺寸。根據(jù)本發(fā)明，通過可選擇的各方式進一步處理拉拔產(chǎn)品得到最終產(chǎn)品一種實施方案是使拉拔產(chǎn)品固溶退火，另一種實施方案是直接將拉拔鑄件成形為元件，如冷鐓電阻焊電極作為最終產(chǎn)品，或者還有另一種實施方案是在440～470℃下時效2～3小時并進一步拉拔成最終產(chǎn)品，如細(xì)絲。如果需要，所有的實施方案隨后都經(jīng)過時效熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，就銅鉻合金來說，在980～1000℃下進行固溶退火5～30分鐘，就銅鋯合金來說，在900～925℃進行固溶退火10～30分鐘以使預(yù)定尺寸的拉拔產(chǎn)品再結(jié)晶。取決于最終產(chǎn)品的使用目的，將退火產(chǎn)品直接成形為元件作為最終產(chǎn)品或者將退火產(chǎn)品進一步拉拔成新的期望尺寸。將具有新的預(yù)期尺寸的該產(chǎn)品進一步成形為元件作為最終產(chǎn)品或在成形為作為最終產(chǎn)品的元件之前將具有新的預(yù)期尺寸的產(chǎn)品時效。


參考附圖對本發(fā)明進行更加詳細(xì)地描述，其中圖1是以加工步驟流程圖的方式展示本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，圖2是以加工步驟流程圖方式展示本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，圖3是以加工步驟流程圖方式展示本發(fā)明的又一個優(yōu)選實施方案。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，將銅鉻合金在熔煉爐1中熔化，熔體流入保溫爐2。從保溫爐2出來以后，熔體送入連續(xù)鑄造機3，操作該連續(xù)鑄造機使鑄造方向基本垂直向上以便保溫爐2位于連續(xù)鑄造機3的下方，并且熔體被向上吸入連續(xù)鑄造機3的管口。在連續(xù)鑄造機3中，用冷卻介質(zhì)固化熔體，使將要固化的熔體循環(huán)并制成固體鑄件4。
從連續(xù)鑄造機3中出來的鑄件4為棒材。再將該棒材送入拉拔機5，在那里將棒材拉拔成具有預(yù)期尺寸的最終產(chǎn)品6，如細(xì)絲。如果需要，取決于最終產(chǎn)品6的用途，在440～470℃下進行2～3小時時效7。
在圖2的實施方案中，銅鋯合金在熔煉爐11中被熔化，熔體進入保溫爐12。從保溫爐12出來以后，熔體送入連續(xù)鑄造機13，操作連續(xù)鑄造機13使鑄造方向基本垂直向下以使保溫爐12位于連續(xù)鑄造機13的上方，將熔體向下送入連續(xù)鑄造機13的模具中。在連續(xù)鑄造機13中，用冷卻介質(zhì)固化熔體，使將要固化的熔體循環(huán)并制成固體鑄件14。
從連續(xù)鑄造機13中出來的鑄件14為棒材。再將該棒材送入拉拔機15，在那里將棒材拉拔至進一步的處理所需的尺寸。將來自拉拔機15的拉拔棒材16送入爐17中進行固溶退火處理。來自爐17的退火棒材18可以另外可選地例如將其切削成預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)品19做為本發(fā)明制造方法的最終產(chǎn)品，如果需要，將目標(biāo)產(chǎn)品19時效24。
根據(jù)本發(fā)明的方法，加工退火處理后的棒材18的另外一種可選方式是將棒材18在另一個拉拔機23中拉拔至期望的最終尺寸。進一步可選將拉拔產(chǎn)品20例如切削成目標(biāo)產(chǎn)品21，如果需要，將其時效26?；蛘?，拉拔產(chǎn)品20在成形為期望的目標(biāo)產(chǎn)品22之前將進行時效25，或者使產(chǎn)品21保持如絲的形式。
在圖3的實施方案中，將銅-鉻-鋯合金在熔煉爐31中熔化，熔體送入保溫爐32。來自保溫爐32的熔體送入連續(xù)鑄造機33中，操作連續(xù)鑄造機33使鑄造方向基本水平以便保溫爐32能基本上和連續(xù)鑄造機33在同一水平面上，并使熔體送入連續(xù)鑄造機33的模具中。在連續(xù)鑄造機33中，熔體通過冷卻介質(zhì)固化，使鑄機中待固化的熔體循環(huán)并制成固體鑄件34。
來自連續(xù)鑄造機33的鑄件34為棒材。進一步將棒材34送入拉拔機35，在拉拔機35中，將鑄造棒材拉拔至用于進一步處理的預(yù)期尺寸。拉拔產(chǎn)品34在440～470℃下時效40處理2～3小時并將時效的產(chǎn)品36成形用于期望的元件42或根據(jù)進一步加工的目的保持為例如細(xì)絲的形狀。或者，將時效的產(chǎn)品36進一步送入另一個拉拔機37中以將其拉拔至最終的尺寸。來自另一個拉拔機37的拉拔產(chǎn)品38被進一步切削成元件或保持絲狀。如果需要，由拉拔產(chǎn)品38制成的以例如切削元件或細(xì)絲狀存在的最終產(chǎn)品39可以再時效41，這取決于最終產(chǎn)品39的用途。
根據(jù)本發(fā)明，雖然對圖1、2和3的描述中提到的僅是一種合金，但該合金也可以被本發(fā)明所討論的實施方案中的其它合金替代，而不減弱本發(fā)明所述實施方案的價值。
權(quán)利要求
1.銅基可沉淀硬化的合金，例如銅-鉻(CuCr)，銅-鉻-鋯(CuCrZr)和銅-鉻(CuZr)的制造方法，其中該方法至少包含步驟a)通過連續(xù)鑄造來鑄造由所述期望的合金制成的具有基本圓形、矩形或環(huán)狀橫截面的細(xì)長件，b)將鑄件拉拔，和c)對最終產(chǎn)品實行至少一次時效處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在時效處理之前實行固溶退火。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使鑄造過程中待固化的熔體基本垂直地送入鑄造機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中使在鑄造過程中待固化的熔體基本上垂直向上地送入鑄造機。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中使在鑄造過程中待固化的熔體基本上垂直向下地送入鑄造機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在鑄造過程中待固化的熔體基本上水平地送入鑄造機。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的方法，其中待鑄造合金含有0.1～1.5％重量的鉻。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求1～6中任一項的方法，其中待鑄造合金含有0.01～0.25％重量的鋯。
9.根據(jù)前權(quán)利要求1～6中任一項的方法，其中待鑄造合金含有0.1～1.5％重量的鉻和0.01～0.25％重量的鋯。
全文摘要
本發(fā)明涉及銅基可沉淀硬化的合金的制造方法，如銅－鉻(CuCr)，銅－鉻－鋯(CuCrZr)和銅－鉻(CuZr)，其中該方法至少包括步驟a)通過連續(xù)鑄造來鑄造由期望的合金制成并具有基本圓形、矩形或環(huán)狀橫截面的細(xì)長件，b)將鑄件拉拔，和c)對最終產(chǎn)品實行至少一次時效處理。
文檔編號B22D11/00GK1804072SQ20051012157
公開日2006年7月19日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者R·尼泊特, B·斯萬克, I·柯皮恩 申請人:奧托庫姆普銅產(chǎn)品公司