专利名称：一种铜镍19金属丝及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铜镍合金领域，具体地，本发明涉及一种铜镍19金属丝及其制备方法。
背景技术：
铜镍合金又称为白铜，是是以镍为主要添加元素的铜基合金。铜和镍在元素周期 表中的位置接近，原子半径相差很少，均是面心立方晶格，因此两者能互相无限溶解，按任何比例配制的合金都是单一的固溶体组织，含有其他元素的复杂铜镍合金，大多数也是单一的固溶体组织。研究证明，加入镍后铜的塑性下降不多，但强度却有明显上升。换言之，由于镍的加入，白铜具有一系列很优异的特性(i)机械性能好，具有适当的强度及优良的塑性；
(ii)室温及高温下均能进行压力加工，可通过加工硬化进一步提高强度；(iii)优良的耐蚀性；(iv)电阻率高。为了进一步改善铜镍合金的性能，可进一步加入锰元素。锰元素可用作脱氧剂及作为对硫有很大亲和力的元素。加入锰能提高铜镍合金的电阻。铜镍19即B19，指镍含量为约19%的铜镍合金，该类合金具有很高的耐蚀性，能抵抗海水、有机酸及盐类溶液的腐蚀，并具有很好的塑性，在热态和冷态下压力加工性好，在高温和低温下仍能保持高的强度和塑性。目前市场上铜镍19合金种类较多，例如CN 101070573A公开了一种含铋无铅易切削锌白铜合金，属于金属材料制造技术领域。该合金其组成为60. (Γ63. 0wt%Cu，17. 0 19· 0wt%Ni+Co,0. 6 I. 0wt%Bi, ( O. 5wt%Mn, ( 0. 3wt%Fe,0. 03 0. lwt%Ce,余量为 Zn和不可避免的杂质，杂质中铅的含量小于O. 03wt%。该合金具有优良的综合机械性能、耐蚀性能，易切削，但其各项性能仍不能满足现有需要。因此，提供一种具有优异耐蚀性，抗拉强度及延伸率等各项机械性能参数优异的铜镍19合金是所属领域的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铜镍19金属丝。所述铜镍19金属丝按照重量百分比包括Ni18-20%
Mn0.01-0.6%
Fe0.1 1%
Al0.1 1%
Si0.01-0.5%
Sn0,01-1%
B0,01 0.5% Re0.00 0.1%余量为铜。在所述铜镍19 金属丝中，Ni 含量为 18-20%，例如18. 1%、18· 2%、18· 3%、18· 4%、19. 1%、19· 6%、19· 7%、19· 8%、19· 9% 等；Mn 含量为 O. 01 O. 6%，例如0. 011%, O. 012%, O. 013%、O. 1%、0· 5%、0· 55%、O. 58%、O. 59%、O. 595%、O. 597%、O. 598%、O. 599% 等；Fe 含量为 O. Γ %,例如0. 11%,O. 12%、0· 13%、0· 15%,O. 2%、0· 65%,O. 98%,O. 99%,O. 995%,O. 997%,O. 998%,O. 999%等；Al 含量为 O. Γ %,例如0. 11%,O. 12%、0. 13%、0. 15%、0. 2%、0· 5%、0· 6%、0· 9%、0· 95%、O. 98%,O. 99%,O. 995%,O. 997%,O. 998%,O. 999% 等；Si 含量为 O. 01 O. 5%,例如0. 011%、O. 012%,O. 013%,O. 1%、0· 4%、0· 45%,O. 48%,O. 49%,O. 495%,O. 497%,O. 498%,O. 499% 等；Sn 含量为 O. 0Γ %,例如0. 011%, O. 012%, O. 013%, O. 1%、0· 4%、0· 8%、0· 9%、0· 95%, O. 98%、O. 99%,O. 995%,O. 997%,O. 998%,O. 999% 等；B 含量为 O. 01 O. 5%,例如0. 011%,O. 012%、O. 013%、O. 1%、0· 3%、0· 4%、0· 45%、O. 48%、O. 49%、O. 495%、O. 497%、O. 498%、O. 499% 等；Re 含量为 O. 001 O. 1%，例如0. 0011%,O. 0012%,O. 0013%,O. 01%,O. 04%,O. 08%,O. 09%,O. 095%、O. 098%,O. 099%,O. 0995%,O. 0997%,O. 0998%,O. 0999% 等；余量为铜。优选地，所述铜镍19金属丝按照重量百分比包括Ni19%
Mn0.1-0.5%
Fe0.3-0.8%
Al0.4-0.8%
SiO. !~03%
Sn0.1-0.4%
B0.05-0.1%
Re0.01-0.05% 余量为铜。进一步优选，所述铜镍19金属丝按照重量百分比包括
Ni19%
Mn0.4%
Fe0.5%
Al0.6%
Si0.2%Sn0.2%B0.06%
Re0.03%余量为铜。特别优选，所述铜镍19金属丝按照重量百分比由以下元素组成Ni19%
Mn0.4%
Fe0.5%
Al0.6%
Si0.2%
Sn0.2% B0.06%
Re0.03%余量为铜。本发明所述Re指稀土元素，所述稀土元素为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钦(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钇(Y)中的一种或者至少两种的组合，所述组合的例子有La和Ce的组合，Pr和Nd的组合，Pm和Sm的组合，Eu和Gd的组合，Tb和Dy的组合，La、Ce和Pr的组合，Nd,Pm和Sm的组合，Eu,Gd和Tb的组合，Tb,Dy和Ho的组合，Er,Tm和Yb的组合，Sc,Y和La的组合，Ce、Pr和Nd的组合，Pm、Sm和Eu的组合，Gd、Tb和Dy的组合，Ho、Er和Tm的组合，Yb、Lu、Sc 和 Y 的组合，La、Ce、Pr、Nd 的组合，Sm、Eu、Gd、Tb、Dy 的组合,铒(Er)、钱(Tm)、Yb、Lu、Sc和Y的组合等。由于这些元素在地壳中的含量稀少，它们的氧化物又与土壤颜色接近，故称为稀土元素。本发明所述铜镍19金属丝还可含有其它元素。例如，所述铜镍19金属丝还可含有O. 001 O. 3%的V，例如0. 0011%,O. 0012%、O. 0013%、O. 005%、O. 01%、O. 1%、0· 2%、0· 25%、O. 28%、O. 29%、O. 298%、O. 299% 等，优选O. Γ0. 2%。例如，所述铜镍19金属丝还可含有O. 01 1%的Ce，例如O. 011%, O. 012%, O. 013%、O. 1%、0· 5%、0· 8%、0· 9%、0· 95%, O. 97%, O. 98%, O. 99% 等，优选 O. 02 O. 1%。例如，所述铜镍19金属丝还可含有O. 001 O. 1%的Mo,例如0. 0011%,O. 0012%、O. 0013%, O. 005%, O. 01%, O. 08%, O. 09%, O. 095%, O. 098%, O. 099% 等，优选 O. 05 O. 07%。本发明的目的之一还在于提供所述铜镍19金属丝的用途，所述铜镍19金属丝用于制造精密零件、交流仪器的可变电阻和应变电阻元件。本发明的目的之一还在于提供所述铜镍19金属丝的制备方法，所述方法包括以下步骤(I)根据配方进行混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；(2)将锻打后坯料拉拔，再次拉拔，退火，如此重复拉拔退火至少2次，直至得到所需规格的铜镍19金属丝。所述步骤(2)中首先将锻打后坯料拉拔得到具有一定直径的细丝，然后再重复拉拔及退火过程。所述一定直径为大于最終任意产品规格的任意直径，本领域技术人员可根据最终想到得到的铜镍19金属丝的规格来自行选择此处一定直径的具体数值，本发明在此不作限定。通过加热使金属由固态转变到液态并使其温度、成分等符合要求的エ艺过程。步骤(I)中所述熔炼通过采用真空中频感应熔炼炉实现。铸锭剥皮使熔炼时产生的杂质大部分得以去除，減少了后续エ序拉拔时的毛刺现象，减少了断丝率。将铸锭剥皮后再进行锻打，然后进行拉拔，退火即可得到铜镍19金属丝成品。所述拉拔退火的重复次数本领域技术人员可以根据自己的经验自行选择，作为优选方案，本发明所述拉拔退火重复的次数为2次以上，例如2、3、4、5，优选2飞次，特别优选4 5次。退火可以提高铜镍19金属丝的抗拉强度和延伸率。本领域技术人员可自行选择如何拉拔和退火，本发明此处仅为优选，并非限定。 在本发明中，所述铜镍19金属丝是指由镍含量为约19%的铜镍合金制备的金属丝。与现有技术相比，本发明方法所制备铜镍19金属丝具有以下优点( I)具有优异的耐蚀性能；(2)具有良好的焊接性能和加工性能；(3)熔炼后先将熔炼得到的坯料进行剥皮，除去了大部分熔炼过程中产生的杂质，減少了后续拉拔时的毛刺现象，減少了断丝率；(4)由于拉拔后进行了退火，提高了最終铜镍19金属丝的抗拉强度和延伸率；(5)具有约O. 25Ω · mm2/m的电阻率，满足了对该类电阻率产品的市场需求。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例I铜镍19 金属丝由 18% 的 Ni，O. 6% 的 Mn, 1% 的 Fe, O. 1% 的 Al，O. 5% 的 Si，O. 01% 的Sn,O. 01% 的 B,O. 001% 的 Re,以及 79. 779% 的铜组成。通过以下方法制备铜镍19金属丝(I)将原料混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；(2)将锻打后坯料拉拔得到直径为4. Omm的细丝后，再次拉拔得到直径为I. Omm的细丝后退火，再次拉拔得到直径为O. 3mm的细丝后退火，再次拉拔得到直径为O. 15mm的细丝后退火，最終得到直径为O. 15mm的细丝。实施例2铜镍19 金属丝由 20% 的 Ni，O. 01% 的 Mn，O. 1% 的 Fe，1% 的 Al，O. 01% 的 Si，1% 的Sn,O. 5%的B,O. 1%的Re，以及77. 28%的铜组成。通过以下方法制备铜镍19金属丝(I)将原料混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；(2)将锻打后坯料拉拔得到直径为8. Omm的细丝后，再次拉拔得到直径为6. Omm的细丝后退火，重复拉拔退火6次，最終得到直径为O. 05mm的细丝。实施例3铜镍19 金属丝由 19% 的 Ni，O. 1% 的 Mn, O. 6% 的 Fe, O. 2% 的 Al，O. 01% 的 Si，O. 08%的 Sn,O. 06% 的 B,O. 003% 的 Re,O. 02% 的 Ce,以及 79. 927% 的铜组成。通过以下方法制备铜镍19金属丝(I)将原料混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；(2)将锻打后坯料拉拔得到直径为6. Omm的细丝后，再次拉拔得到直径为4. Omm的细丝后退火，重复拉拔退火3次，最終得到直径为O. Imm的细丝。实施例4
铜镍19 金属丝由 19. 1% 的 Ni，O. 5% 的 Mn, O. 3% 的 Fe, O. 8% 的 Al，O. 09% 的 Si，O. 4%的 Sn, O. 1% 的 B, O. 04% 的 Re, O. 6% 的 Ce, O. 1% 的 Mo,以及 77. 97% 的铜组成。通过以下方法制备铜镍19金属丝(I)将原料混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；(2)将锻打后坯料拉拔得到直径为3. Omm的细丝后，再次拉拔得到直径为I. Omm的细丝后退火，重复拉拔退火2次，最終得到直径为O. 08mm的细丝。对比例以CN 101070573A公开的含铋无铅易切削锌白铜合金为对比例。材料组成为63.0wt%Cu，17. 0wt%Ni+Co，0. 6wt%Bi，0. 2wt%Mn，0. lwt%Fe，0. 03wt%Ce，余量为Zn。按材料成分配料将エ业纯铜、エ业纯镍、エ业纯锌、エ业纯铋、エ业纯铁、铜锰中间合金和稀土铈在中频炉中熔化，浇入エ频炉中保温，以半连续水平鋳造方法制成Φ 55mm棒坯，棒坯切定尺后经900°C挤压和小变形量冷拉拔加工，制成棒中Φ 15mm棒材。按照GB/T1234-95对实施例1_4生产的铜镍19金属丝及对比例进行测试，测试结果见表I所示。表I
性能测试实施例I 实施例2 实施俩3 实施例4 对比例
电阻温度系数(ΙΟ"5/
<2 <1 <1 <2 <6
eO /200-600 iC
抗拉强度(MPa) >660 >650 >690 >660 >520 延伸率(%) (>!.0) >40>45>45>40 >30在不同介质中对实施例1-4生产的铜镍19金属丝及对比例进行耐腐蚀测试，结果如表2所示。表权利要求
1.一种铜镍19金属丝，按照重量百分比包括 Ni18 20% Mn0.01-0.6%FeOJ 1%Al0.1-1% Si0.01-0.5% Sn0.01-1% B0.0 卜 0.5% Re賴01 0.1% 余量为铜。
2.如权利要求I所述的铜镍19金属丝，其特征在于，所述铜镍19金属丝按照重量百分比包括 Ni19% Mn0.1-0.5% Fe0.3-0.8% Al0.4-0.8% Si0.1-03% Sn§.1~0.4% B0.05 0.1% Re0.01-0.05% 余量为铜。
3.如权利要求I或2所述的铜镍19金属丝，其特征在于，所述铜镍19金属丝按照重量百分比包括Ni19%Mn0.4%Fe0.5%Al0.6%Si0.2%Sn0.2%B0.06%Re0.03% 余量为铜。
4.如权利要求1-3任一项所述的铜镍19金属丝，其特征在于，所述铜镍19金属丝按照重量百分比由以下元素组成Ni19%Mn0.4%Fe0.5%Al0.6%Si0.2%Sn0.2%B0.06%Re0.03% 余量为铜。
5.如权利要求1-4任一项所述的铜镍19金属丝的用途，其特征在于， 所述铜镍19金属丝用于制造精密零件、交流仪器的可变电阻和应变电阻元件。
6.如权利要求1-4任一项所述的铜镍19金属丝的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)根据配方进行混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打； (2)将锻打后坯料拉拔，再次拉拔，退火，如此重复拉拔退火至少2次，直至得到所需规格的铜镍19金属丝。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述熔炼通过采用真空中频感应熔炼炉实现。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述拉拔退火重复的次数为2次以上，优选2飞次，特别优选4飞次。
全文摘要
本发明涉及一种涉及铜镍合金领域，具体地，本发明涉及一种铜镍19金属丝及其制备方法。所述铜镍19金属丝，按照重量百分比包括18~20%的Ni，0.01~0.6%的Mn，0.1~1%的Fe，0.1~1%的Al，0.01~0.5%的Si，0.01~1%的Sn，0.01~0.5%的B，0.001~0.1%的Re，余量为铜。所述的铜镍19金属丝的制备方法包括以下步骤根据配方进行混合熔炼，将得到的铸锭剥皮，锻打；将锻打后坯料拉拔，重复拉拔退火至少2次，直至得到所需规格的铜镍19金属丝。采用本发明方法所制备的铜镍19金属丝具有优异的耐腐蚀性、高抗拉强度和延伸率，并具有约0.25Ω·mm2/m的电阻率。
文档编号C22C1/02GK102816949SQ201210302478
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者周丹, 孙科军 申请人:常丰(无锡)金属制品有限公司