本发明主要涉及一种铜银锡铬合金板带材及其制备加工方法，特别是涉及一种高导电铜银锡铬合金板带材及其制备加工方法。
背景技术：
：传统紫铜类合金板带因具有高导电、高导热、易于加工成型等特点，广泛应用于变压器、继电器等领域。随着科技进步及新型产业的发展，紫铜类合金板带的应用领域正不断扩大，通过在紫铜合金中添加微量的合金元素，形成多元合金，同时伴随加工工艺的优化，进一步提高其综合性能。高导电铜银锡铬合金即为这样一类合金，可应用于电机整流子接触片材料领域。整流子主要运用于直流发电机中，是发电机的换向器。电机在转动时，每转一周相关绕组线圈会两次经过同一定向磁场，这样就会使该绕组中的感应电流的方向将同步发生改变，因此整流子的作用就是使输出的电流方向保持不变，使得绕组线圈能够持续转动。直流电机正常工作中，由于电机高速运转，整流子接触片与电刷高速摩擦，同时产生大量的热，影响电机使用寿命，因此要求整流子接触片材料具有强度硬度高、高导电、高抗软化温度、耐磨损性能优异等特点。随着电机工业的迅猛发展，尤其是微特电机在日常生活生产过程中的广泛应用，电机整流子的工作环境日趋恶化，经常伴有高温、潮湿、尘埃、高负荷、电磁干扰等，同时对电机的噪声、震动、转速、散热、使用寿命、输出稳定等性能指标的要求也与日剧增。电机整流子接触材料的使用将直接影响电机的使用寿命，传统紫铜类高导电接触材料由于其强度较低、抗软化性能较差，已无法满足现代电机整流子接触片材料的发展需求，因此需开发一种新型电机整流子接触片材料。铜银锡铬合金是在铜基体中添加微量的合金元素所形成的多元合金，能够在不明显降低材料导电率、不明显影响电机散热效果情况下，提高合金的强度硬度、抗软化性能以及耐腐蚀性，适用于现代新型电机整流子接触片材料。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种具有高导电、高强度、抗软化温度高以及耐腐蚀性能优异的电机整流子接触片用铜银锡铬合金板带材。为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种高导电铜银锡铬合金板带材，它的重量百分比组成为：ag：0.02~0.03%，sn：0.005～0.01%，cr：0.005～0.01%，zn：0.002～0.005%，b：0.0005～0.001%，其余为cu。一种制备上述高导电铜银锡铬合金板带材的加工方法，包括了如下步骤：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.热轧，c.铣面，d.初轧，e.切边，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.在线固溶，j.精轧，k.酸洗，l.在线时效，m.拉弯矫直，n.分剪入库。作为本发明的改进，在步骤a中，熔炼的温度范围为1150～1200℃，浇铸的温度范围为1140～1180℃，所述熔炼过程在非真空感应电炉中进行，其熔炼流程为：先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度为30cm，并利用氩气除气30min。作为本发明的优选，在步骤b中，铸坯热轧加热温度为890～940℃，通过9道次轧制，使得热轧总变形量为86～92%。作为本发明的具体技术方案，在步骤d中，所述初轧的总变形量为75～95%。、作为本发明的改进，在步骤f中，所述中间退火热处理的温度为400～460℃，保温时间为5～8h。作为本发明的优选，在步骤h中，所述中轧的总变形量为60～75%。作为本发明的进一步改进，在步骤i中，所述在线固溶处理的固溶温度为820～880℃，速度为5～10m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。作为本发明的优选，在步骤j中，精轧的总变形量为25~40%。作为本发明的进一步优选，在步骤l中，所述在线时效退火温度为420~460℃，退火速度4~10m/min，在步骤m中，所述拉弯矫直工序控制延伸率为0.15~0.30%。与现有技术相比，本发明的优点在于：与传统紫铜材料相比，本发明的铜银锡铬合金在强硬度、导电性能方面表现优异，且具有优良的耐腐蚀特性。本发明在传统紫铜中添加微量的合金元素，一方面起到强化的作用，如合金中含有微量ag、sn元素，使其能够进一步阻碍位错运动，提高合金强硬度；另一方面，合金中添加的微量的cr，能够借助固溶时效工艺，析出单质cr相（附图1），能够提高合金的综合机械性能及导电性能。此外，微量的zn、b元素能够提高合金抗软化性能、耐腐蚀特性，并增加合金的散热效果，能够满足现代电机整流子接触片材料在复杂环境中的使用需求。在工艺方面，适当增加精轧加工率，降低成品时效温度，突破传统的罩式退火炉时效强化工艺，而采用连续退火工艺方式对带材进行在线时效，不仅减少了生产工艺流程、提高生产效率，而且获得了性能均匀稳定的合金带材。附图说明图1为本发明实施例中用于显示铜银锡铬合金板带材金相结构的sem照片。具体实施方式参照附图对本发明中铜银锡铬合金板带材的实施例做进一步说明。如附图所示，本实施例为一种铜银锡铬合金板带材，主要用作电机整流子接触片，它含有如下重量百分数的化学成分：ag：0.02~0.03%，sn：0.005～0.01%，cr：0.005～0.01%，zn：0.002～0.005%，b：0.0005～0.001%，其余为cu，所添加元素的作用：ag：由于ag的电子结构及晶体结构与cu类似，添加少量的ag时，可增加强度和导电率，但对塑形的影响甚微，且微量的银能够提高合金的在再结晶温度与蠕变强度，若含量过高，则增加原材料成本。综合考虑，优选ag含量为0.02~0.03%。sn：由于锡原子与铜原子的半径相差较大，固溶后铜基体点阵即畸变大，起到良好的强化作用，且微量sn元素的存在能够提高合金的耐腐蚀性能，但过量的sn元素固溶到铜基中会显著降低合金的导电率。综合考虑，优选sn含量为0.005~0.01%。cr：加入微量的cr，一方面可以借助固溶时效工艺使合金中析出cr粒子，产生析出强化效应，另一方面也能够起到细化晶粒的作用，提高合金的再结晶温度，同时在熔炼过程中能够中和易熔杂质的有害作用。若cr含量过低，则强化效果不明显，若含量过高，则增加原料成本。综合考虑，优选cr含量为0.005～0.01%。zn：zn元素能够提高合金强度及抗软化性能，同时增加熔体流动性。综合考虑，优选zn含量为0.002~0.005%。b：b元素的作用主要是脱氧净化、细化晶粒，提高合金导电性，同时能够促进cr的析出。综合考虑，优选b含量为0.0005~0.001%。本实施例中制备上述铜银锡铬合金板带材的加工工艺其步骤为：a.按照质量百分比进行配料、投料、熔炼及浇铸，b.热轧，c铣面，d.初轧，e.切边，f.中间退火，g.酸洗，h.中轧，i.在线固溶，j.精轧，k.酸洗，l.在线时效，m.拉弯矫直，n.分剪入库。本发明的合金采用以下原料熔炼：电解铜、纯锡、纯锌、纯银、铜硼合金、铜铬合金。实施例1合金的成分见表1的实施例1。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1160℃，铸造温度控制在1140℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度905±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为90%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行85%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为420℃，保温时间为5h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行62%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为840℃，速度为6m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行35%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度420℃，退火速度4m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.30%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例1。实施例2合金的成分见表1的实施例2。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1150℃，铸造温度控制在1140℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度921±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为91%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行78%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为440℃，保温时间为7h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行70%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为820℃，速度为10m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行25%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度430℃，退火速度8m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.15%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例2。实施例3合金的成分见表1的实施例3。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1170℃，铸造温度控制在1150℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度895±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为90%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行80%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为400℃，保温时间为6h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行68%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为860℃，速度为8m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行40%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度430℃，退火速度9m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.18%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例3。实施例4合金的成分见表1的实施例4。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1200℃，铸造温度控制在1180℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度947±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为87%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行85%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为460℃，保温时间为8h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行66%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为880℃，速度为5m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行38%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度460℃，退火速度7m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.25%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例4。实施例5合金的成分见表1的实施例5。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1190℃，铸造温度控制在1170℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度934±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为86%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行75%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为400℃，保温时间为8h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行74%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为830℃，速度为7m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行36%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度440℃，退火速度4m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.20%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例5。实施例6合金的成分见表1的实施例6。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1180℃，铸造温度控制在1150℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度925±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为92%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行79%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为460℃，保温时间为6h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行75%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为870℃，速度为9m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行29%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度460℃，退火速度10m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.20%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例6。实施例7合金的成分见表1的实施例7。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1180℃，铸造温度控制在1160℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度927±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为88%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行83%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为420℃，保温时间为7h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行60%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为870℃，速度为8m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行32%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度450℃，退火速度5m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.22%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例7。实施例8合金的成分见表1的实施例8。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag）、纯锡（sn）、纯锌（zn），待全部融化后加入铜铬合金（cu-cr）、铜硼合金（cu-b），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1160℃，铸造温度控制在1150℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度913±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为89%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行80%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为440℃，保温时间为6h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行63%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为850℃，速度为10m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行30%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度430℃，退火速度8m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.22%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的实施例8。对比例1合金的成分见表1的对比例1。1.熔炼：采用非真空感应电炉进行熔炼。先加入铜（cu），熔化后，再低温加入纯银（ag），再用煅烧木炭覆盖，覆盖层厚度30cm，并利用氩气除气30min。所述熔炼的温度为1180℃，铸造温度控制在1160℃。2热轧：铸坯热轧出炉温度902±10℃，9道次轧制，热轧总变形量为90%。3.铣面：对合金进行铣面（上下表面各铣0.60mm）。4.初轧：将经过铣面后的合金带材进行81%的变形处理。5.中间退火：将冷轧后的带材装入罩式热处理炉中进行退火，退火温度为400℃，保温时间为5h。6.中轧：将经过退火并酸洗处理的合金带材进行71%的变形处理。7.在线固溶：将中轧后的板带材进行高温在线固溶处理，固溶温度为860℃，速度为6m/min，冷却区风机冷却速度为50～60℃/s。8.精轧：将经过退火并酸洗处理的带材进行32%的冷变形。9.在线时效：将酸洗后的带材进行在线时效，退火温度440℃，退火速度5m/min。10.拉弯矫直，将酸洗后的带材进行拉弯矫直，控制延伸率0.19%。经过以上熔炼、热轧、铣面、初轧、中间退火、中轧、在线固溶、精轧、在线时效等加工处理后，其性能见表2中的对比例1。表1、实施例、对比例的合金成分配方（wt.%）实施例cuagsncrznb实施例1余量0.020.0060.0050.0050.0006实施例2余量0.030.0080.0070.0030.001实施例3余量0.0280.010.010.0020.0007实施例4余量0.020.0070.0060.0040.0009实施例5余量0.0250.0090.0080.0050.0005实施例6余量0.030.0050.0050.0040.0008实施例7余量0.0220.0060.0090.0040.0008实施例8余量0.0290.0070.0080.0050.0009对比例1余量0.025////表2、实施例、对比例的合金性能表通过以上实施例可以看出，本发明的高导铜银锡铬合金板带材具有较高强硬度、高导电、高抗软化温度、优异的耐腐蚀特性以及较好的板形，能够满现代电机整流子接触片材料的使用需求。以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。当前第1页12