一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指及其制造方法与流程

本发明属于弹簧触指制造技术领域，涉及一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指及其制造方法。

背景技术：

用于静连接的弹簧触指基本已国产化，而用在高精密、高性能、高可靠性的电气设备中的动连接处弹簧触指均为进口件，且价格昂贵(一般为国产件的3倍以上)。

目前，弹簧触指按材质分，主要分为铍铜、铍钴铜、铬锆铜三种，前两种已实现国产化且性能稳定。然而，铍有毒，对环境污染较为严重。铬锆铜虽然导电性好，但强度、硬度低、弹性小，在使用过程中容易变形，只能用来制备小尺寸、低弹性需要的触指，且国内使用的铬锆铜丝材目前大部分都依赖进口，价格也是三种丝材中最贵的，比国内铍铜贵约20％。随着电气设备、电气化装备的高速发展需求及环保要求，需要高性能，低成本的铬锆铜弹簧触指以满足国内市场需求。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指及其制造方法。这种弹簧触指兼具高的极限抗拉强度、高的导电率、回弹性好、无污染等多种优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指，该弹簧触指的材质选用铜、锆、铬及富铈稀土硅镁，其合金化配比按照质量百分数计为：铬8-15％、锆0.1-1.0％、富铈稀土硅镁3-8％及余量为铜。

该弹簧触指的极限抗拉强度700M～1GPa，导电性为72～82％IACS，硬度为150～350HV_0.1。

铜的纯度为99.95％，锆的纯度为99.9％，铬的纯度为99.9％。

该弹簧触指的丝材规格为Φ0.3mm～Φ2.8mm。

一种高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指的制造方法，将铬、锆、富铈稀土硅镁及铜依次通过真空熔炼铸锭、均匀化退火、铸锭轧制或挤压开坯、多道次连续拉拔及中间去应力退火、丝材绕簧、压簧定型及触指对焊的工序制成弹簧触指成品；真空熔炼铸锭工艺采用原位生成法熔炼。

真空熔炼铸锭的具体步骤为：在真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa的条件下，将铜加入炉膛中完全融化，加入铜皮包裹的铬，炉膛温度保持1330℃～1430℃保温融化；再加入铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1310℃～1410℃，保温融化；最后加入富铈稀土硅镁，保温5～20min后浇铸成锭。

均匀化退火的温度为900℃～980℃，时间为1h～2h。

中间去应力退火温度450℃～580℃。

挤压开坯工序中挤压棒材尺寸为Φ18～Φ30mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的稀土铬锆铜弹簧触指材质选用金属铜、金属锆、金属铬及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，通过合理的合金化配比制备的弹簧触指兼具高的极限抗拉强度、高的导电率、回弹性好、无污染等多种优点，其机械性能可与铍铜比拟，物理性能及环保指标均明显优于铍铜，综合性能优良，可在绝大多弹簧触指使用场合替代铍铜。造价低，工艺简单，性能优异。

本发明的制造方法中，稀土铬锆铜合金材料利用真空熔炼炉，采用原位生成法熔炼，材料利用率高、烧损小等优点；所得铜合金材料无偏析、组织分部均匀，综合性能优良。本发明弹簧触指的成型加工工艺可靠、生产过程污染小，产品质量稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的工艺流程简图。

图2为本发明的弹簧触指产品示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。本发明的实施例仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

参考图1，本发明所述高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指主要工艺为真空熔炼(真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa；将铜加入炉膛中待融化为铜水，加入铜皮包裹的金属铬，炉膛保持1330℃～1430℃；其次铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1310℃～1410℃，保温融化；最后加入工业稀土材料，保温5～20min后浇铸)、均匀化退火(温度为900℃～980℃，时间1h～2h)、铸锭挤压开坯(挤压棒材尺寸Φ18～Φ30mm)、多道次连续拉拔及中间去应力退火(温度450℃～580℃)、丝材绕簧、定尺压簧、触指对焊等主要工序组成。

参考图2，本发明所述高强度高导电性稀土铬锆铜弹簧触指，所用材质主要为金属铜(99.95％)、金属锆(99.9％)、金属铬(99.9％)及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，其合金化配比为：铬8-15％、锆0.2-1.5％、稀土3-8％，其余为铜。

实施例1

将金属铜(99.95％)、金属锆(99.9％)、金属铬(99.9％)及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，其合金化配比为：铬8％、锆0.1％、稀土3％，铜88.9％，依次通过真空熔炼(真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa；将铜加入炉膛中待融化为铜水，加入铜皮包裹的金属铬，炉膛保持1330℃；其次铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1310℃，保温融化；最后加入工业稀土材料，保温20min后浇铸)、均匀化退火(温度为900℃，时间1h)、铸锭挤压开坯(挤压棒材尺寸Φ18mm)、多道次连续拉拔及中间去应力退火(温度450℃)、丝材绕簧、定尺压簧、触指对焊等主要工序制成弹簧触指成品；真空熔炼铸锭工艺采用原位生成法熔炼。

制备的弹簧触指测试表明，其具有高的极限抗拉强度(可达720MPa)、高的导电性(可达76％ACS、高的硬度(可达220HV_0.1)。

实施例2

将金属铜(99.95％)、金属锆(99.9％)、金属铬(99.9％)及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，其合金化配比为：铬10％、锆0.2％、稀土6％，铜83.8％，依次通过真空熔炼(真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa；将铜加入炉膛中待融化为铜水，加入铜皮包裹的金属铬，炉膛保持1430℃；其次铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1410℃，保温融化；最后加入工业稀土材料，保温5min后浇铸)、均匀化退火(温度为980℃，时间2h)、铸锭挤压开坯(挤压棒材尺寸Φ30mm)、多道次连续拉拔及中间去应力退火(温度580℃)、丝材绕簧、定尺压簧、触指对焊等主要工序制成弹簧触指成品；真空熔炼铸锭工艺采用原位生成法熔炼。

制备的弹簧触指测试表明，其具有高的极限抗拉强度(可达750MPa)、高的导电性(可达82％ACS、高的硬度(可达245HV_0.1)。

实施例3

将金属铜(99.95％)、金属锆(99.9％)、金属铬(99.9％)及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，其合金化配比为：铬15％、锆0.5％、稀土8％，铜76.5％，依次通过真空熔炼(真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa；将铜加入炉膛中待融化为铜水，加入铜皮包裹的金属铬，炉膛保持1400℃；其次铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1400℃，保温融化；最后加入工业稀土材料，保温5～20min后浇铸)、均匀化退火(温度为950℃，时间1h～2h)、铸锭挤压开坯(挤压棒材尺寸Φ18～Φ30mm)、多道次连续拉拔及中间去应力退火(温度500℃)、丝材绕簧、定尺压簧、触指对焊等主要工序制成弹簧触指成品；真空熔炼铸锭工艺采用原位生成法熔炼。

制备的弹簧触指测试表明，其具有高的极限抗拉强度(可达950MPa)、高的导电性(可达73％ACS、高的硬度(可达320HV_0.1)。

实施例4

将金属铜(99.95％)、金属锆(99.9％)、金属铬(99.9％)及工业稀土材料(富铈稀土硅镁)，其合金化配比为：铬12％、锆1.0％、稀土5％，铜82％，依次通过真空熔炼(真空度6.67×10^-2Pa～6.67×10^-2Pa；将铜加入炉膛中待融化为铜水，加入铜皮包裹的金属铬，炉膛保持1350℃；其次铜皮包裹的金属锆，炉膛温度维持1350℃，保温融化；最后加入工业稀土材料，保温10min后浇铸)、均匀化退火(温度为980℃，时间1.5h)、铸锭挤压开坯(挤压棒材尺寸Φ20mm)、多道次连续拉拔及中间去应力退火(温度450℃～580℃)、丝材绕簧、定尺压簧、触指对焊等主要工序制成弹簧触指成品；真空熔炼铸锭工艺采用原位生成法熔炼。

制备的弹簧触指测试表明，其具有高的极限抗拉强度(可达800MPa)、高的导电性(可达72％ACS、高的硬度(可达280HV_0.1)。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。