一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料及其制备方法 (Anti-heat-cracking copper alloy conductive material for cable and preparation method thereof ) 是由 郑家法 于 2019-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料,由下述重量百分比的原料制成：Ni 0.1wt%-0.2wt%、Cr 0.5wt%-1.2wt%、Ba 0.1wt%-0.5wt%、Mo 0.1wt%-0.2wt%、Ge 0.5wt%-0.9wt%、Mg 0.7wt%-1.3wt%、余量为Cu。本发明的铜合金导电材料具有非常优异的拉伸强度、导电率性能和抗热裂性能。本发明通过研究筛选出特定范围内的Ni、Cr、Ba、Mo、Ge、Mg含量,使得制得的铜合金在不影响拉伸强度和导电率性能基础上大大提高了抗热裂性能,更加满足热加工的实际性能需求。(The invention discloses a heat-cracking-resistant copper alloy conductive material for cables, which is prepared from the following raw materials in percentage by weight: 0.1 to 0.2 weight percent of Ni, 0.5 to 1.2 weight percent of Cr, 0.1 to 0.5 weight percent of Ba, 0.1 to 0.2 weight percent of Mo, 0.5 to 0.9 weight percent of Ge, 0.7 to 1.3 weight percent of Mg, and the balance of Cu. The copper alloy conductive material has excellent tensile strength, conductivity and heat cracking resistance. According to the invention, the contents of Ni, Cr, Ba, Mo, Ge and Mg in a specific range are screened out through research, so that the thermal cracking resistance of the prepared copper alloy is greatly improved on the basis of not influencing the tensile strength and the conductivity, and the actual performance requirement of hot working is further met.)
技术领域
本发明属于金属导电材料领域，特别涉及一种电缆用铜合金导电材料及其制备方法。
背景技术
电线电缆作为电力传输的主要载体，广泛应用于电器装备、照明线路、家用电器等方面，其质量的好坏直接影响到工程质量及消费者的生命财产安全。
目前，现有技术已经公开了一些电缆用铜合金导电材料的技术方案，例如公布号为CN 108133765A的中国专利申请，公开了一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：Ni 0.3wt%-0.7wt%、Cr 0.1wt%-0.2wt%、Ba 0.1wt%-0.5wt%、Mo 0.3wt%-0.7wt%、Ge 0.1wt%-0.3wt%、Mg 0.1wt%-0.3wt%、余量为Cu。该发明的电缆用铜合金导电材料具有非常优异的拉伸强度和导电率性能，拉伸强度高达346Mpa，导电率高达94%IACS。但是，该铜合金的热加工性能一般，尤其是抗热裂性能不足，有进一步提高的空间。因此，研究出一种抗热裂性能更优的、不影响拉伸强度和导电率性能的电缆用铜合金导电材料具有重要的实际意义。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种拉伸强度、导电率性能和抗热裂性能优异的电缆用铜合金导电材料及其制备方法。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.1wt%-0.2wt%、
Cr 0.5wt%-1.2wt%、
Ba 0.1wt%-0.5wt%、
Mo 0.1wt%-0.2wt%、
Ge 0.5wt%-0.9wt%、
Mg 0.7wt%-1.3wt%、
余量为Cu。
优选地，一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
优选地，一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.1wt%、
Cr 1.2wt%、
Ba 0.1wt%、
Mo 0.2wt%、
Ge 0.5wt%、
Mg 1.3wt%、
余量为Cu。
优选地，一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.2wt%、
Cr 0.5wt%、
Ba 0.5wt%、
Mo 0.1wt%、
Ge 0.9wt%、
Mg 0.7wt%、
余量为Cu。
本发明的一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述用量将各原料混合后用高温熔炼炉熔炼，高温熔炼炉温度为730-750℃，保持温度固定，熔炼0.5-1h；
（2）升高温度为1120-1150℃，保持温度固定，熔炼1.5-2h；
（3）将熔炼炉温度降温至710-750℃，保温1-2h；
（4）制备得合金锭后，将合金锭轧制为合金杆，再将合金杆拉制成为铜合金导线。
优选地，本发明的一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述用量将各原料混合后用高温熔炼炉熔炼，高温熔炼炉温度为730℃，保持温度固定，熔炼0.5h；
（2）升高温度为1120℃，保持温度固定，熔炼1.5h；
（3）将熔炼炉温度降温至710℃，保温2h；
（4）制备得合金锭后，将合金锭轧制为合金杆，再将合金杆拉制成为铜合金导线。
本发明相比于现有技术的有益效果：本发明的铜合金导电材料具有非常优异的拉伸强度、导电率性能和抗热裂性能。本发明通过研究筛选出特定范围内的Ni、Cr、Ba、Mo、Ge、Mg含量，使得制得的铜合金在不影响拉伸强度和导电率性能基础上大大提高了抗热裂性能，更加满足热加工的实际性能需求，具有预料不到的效果，超出了本领域技术人员的预期。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
上述电缆用铜合金导电材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述用量将各原料混合后用高温熔炼炉熔炼，高温熔炼炉温度为730℃，保持温度固定，熔炼0.5h；
（2）升高温度为1120℃，保持温度固定，熔炼1.5h；
（3）将熔炼炉温度降温至710℃，保温2h；
（4）制备得合金锭后，将合金锭轧制为合金杆，再将合金杆拉制成为铜合金导线。
实施例2：
一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.1wt%、
Cr 1.2wt%、
Ba 0.1wt%、
Mo 0.2wt%、
Ge 0.5wt%、
Mg 1.3wt%、
余量为Cu。
上述电缆用铜合金导电材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述用量将各原料混合后用高温熔炼炉熔炼，高温熔炼炉温度为750℃，保持温度固定，熔炼1h；
（2）升高温度为1120℃，保持温度固定，熔炼1.5h；
（3）将熔炼炉温度降温至730℃，保温2h；
（4）制备得合金锭后，将合金锭轧制为合金杆，再将合金杆拉制成为铜合金导线。
实施例3：
一种抗热裂的电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.2wt%、
Cr 0.5wt%、
Ba 0.5wt%、
Mo 0.1wt%、
Ge 0.9wt%、
Mg 0.7wt%、
余量为Cu。
上述电缆用铜合金导电材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按所述用量将各原料混合后用高温熔炼炉熔炼，高温熔炼炉温度为740℃，保持温度固定，熔炼0.5h；
（2）升高温度为1150℃，保持温度固定，熔炼2h；
（3）将熔炼炉温度降温至750℃，保温1h；
（4）制备得合金锭后，将合金锭轧制为合金杆，再将合金杆拉制成为铜合金导线。
对比例1：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.5wt%、
Cr 0.1wt%、
Ba 0.2wt%、
Mo 0.5wt%、
Ge 0.1wt%、
Mg 0.2wt%、
余量为Cu。
对比例1的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中提高了Ni、Mo的用量，降低了Cr、Ge、Mg的用量，其他同实施例1。
对比例2：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.05wt%、
Cr 1.3wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.05wt%、
Ge 1.0wt%、
Mg 1.4wt%、
余量为Cu。
对比例2的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中降低了Ni、Mo的用量，提高了Cr、Ge、Mg的用量，其他同实施例1。
对比例3：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 0.2wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 0.3wt%、
余量为Cu。
对比例3的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中降低了Cr、Mg的用量，其他同实施例1。
对比例4：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 1.3wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 1.4wt%、
余量为Cu。
对比例4的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中提高了Cr、Mg的用量，其他同实施例1。
对比例5：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.3wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.3wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
对比例5的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中提高了Ni、Mo的用量，其他同实施例1。
对比例6：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.05wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.05wt%、
Ge 0.7wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
对比例6的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中降低了Ni、Mo的用量，其他同实施例1。
对比例7：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 0.3wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
对比例7的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中降低了Ge的用量，其他同实施例1。
对比例8：
一种电缆用铜合金导电材料，由下述重量百分比的原料制成：
Ni 0.15wt%、
Cr 0.9wt%、
Ba 0.3wt%、
Mo 0.15wt%、
Ge 1.1wt%、
Mg 1.0wt%、
余量为Cu。
对比例8的铜合金导电材料的制备方法同实施例1，不同之处在于原料中提高了Ge的用量，其他同实施例1。
本发明实施例1-3与对比例1-8制得的铜合金导电材料的性能试验：
（1）按照GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法》规定的试验方法，测试本发明实施例1-3制得的铜合金导电材料的拉伸强度。
（2）按照GB/T 3048.2-2007《电线电缆电性能试验方法 第二部分 金属导体材料电阻率试验》规定的试验方法，测试本发明实施例1-3制得的铜合金导电材料的体积电阻率，然后按下式计算导电率：
导电率（% IACS）=0.017241/ρ20 * 100%
式中，ρ20——体积电阻率（20℃时），单位为Ω·mm2/m。
测试结果见表1所示。
表1
（3）用实施例1-3与对比例1-8的合金锭的热锻造性能评价抗热裂性能。从直径约30mm的水平合金锭切取原始长度（高度）40mm的试样，在680℃、730℃温度下进行热鐓粗的压力加工变形。
镦粗率（％）＝[(40-h)/40]×100％（h为热镦粗后试样的高度）
锻造试样表面光滑，一次加热和一次镦粗不出现边裂，则为优，用“〇”表示；表面较粗糙，无明显裂纹则为良，用“Δ”表示；有肉眼可视裂纹则为差，用“×”表示。
测试结果见表2所示。
表2
从表1、表2中的测试结果可以看出，本发明实施例1-3的铜合金导电材料均具有非常优异的拉伸强度、导电率性能和抗热裂性能；同时，通过对比例1-8和实施例1的铜合金原料含量的差异所带来的性能影响，可知，本发明通过研究筛选出特定范围内的Ni、Cr、Ba、Mo、Ge、Mg含量，使得制得的铜合金在不影响拉伸强度和导电率性能基础上大大提高了抗热裂性能，更加满足热加工的实际性能需求，具有预料不到的效果，超出了本领域技术人员的预期。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。