【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于合金表面處理，具體地說(shuō)是一種電網(wǎng)用高強(qiáng)銅合金的表面處理技術(shù)，尤其是一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法及其得到的合金和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、變電站是高壓輸變電系統(tǒng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，變電站中引下線體系是連接輸電線路與變電設(shè)備的重要電力設(shè)施，其結(jié)構(gòu)安全性直接影響著變電站乃至線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行。引下線體系由引下線、引下線與母線連接金具以及引下線與主設(shè)備端子相連的金具組成。當(dāng)接線端子一旦發(fā)生塑性變形甚至破壞，此時(shí)主變套管密封失效，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器停運(yùn)、整站線路跳閘停電的嚴(yán)重后果。接線端子不僅承受機(jī)械負(fù)載和風(fēng)動(dòng)負(fù)載，還需要保障優(yōu)秀的電接觸實(shí)現(xiàn)大電流通流。因此要求作為接線端子的材料同時(shí)具有良好的電傳導(dǎo)能力、優(yōu)秀的機(jī)械強(qiáng)度和良好的環(huán)境耐受性。
2、作為接線端子的典型形式套管線夾，目前主要采用h62黃銅或者t2紫銅制作。黃銅制作的套管線夾出現(xiàn)的黃銅套管端子開(kāi)裂現(xiàn)象，主要原因是黃銅應(yīng)力腐蝕敏感，在螺栓預(yù)緊力和周圍腐蝕環(huán)境的共同作用下，形成裂紋并快速擴(kuò)展導(dǎo)致無(wú)預(yù)兆的脆性斷裂。紫銅制作的套管線夾也發(fā)生多起發(fā)熱缺陷引發(fā)故障，紫銅抱箍在載荷和風(fēng)載共同作用下產(chǎn)生了塑性變形缺陷使得抱箍和端子銅頭間存在較大的空隙，有效接觸面積的減小導(dǎo)致局部接觸電阻升高產(chǎn)生過(guò)熱，局部升溫過(guò)熱又導(dǎo)致抱箍軟化強(qiáng)度下降進(jìn)一步發(fā)生塑性變形。同時(shí)傳統(tǒng)黃銅鑄造工藝能耗較大，污染比較嚴(yán)重，黃銅本身的導(dǎo)電性能相比純銅較低，運(yùn)行過(guò)程中存在熱損耗。隨著變壓器向特高電壓和特大容量發(fā)展，對(duì)套管線夾材料強(qiáng)度和電導(dǎo)率等性能等提出了越來(lái)越高的要求。
3、銅鉻鋯合金是典型的
4、中國(guó)專利文獻(xiàn)【201310216235.x】公開(kāi)了一種高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金長(zhǎng)導(dǎo)線的制備工藝。通過(guò)對(duì)銅鉻鋯合金棒(線)材閃光對(duì)接焊后進(jìn)行連續(xù)擠壓處理細(xì)化焊縫及基體晶粒，之后進(jìn)行冷變形及時(shí)效處理。該工藝能同時(shí)提高銅鉻鋯合金基體和焊縫的力學(xué)性能，并且使得焊縫力學(xué)性能及電學(xué)性能接近基體，解決銅鉻鋯合金焊接后性能降低的問(wèn)題，進(jìn)而制備性能優(yōu)良的銅鉻鋯合金長(zhǎng)導(dǎo)線。該專利技術(shù)所適用的條件為高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金，用于連接的銅鉻鋯合金棒(線)材的直徑范圍為10-40mm。
5、中國(guó)專利文獻(xiàn)【202111019527.5】公開(kāi)了一種高抗軟化銅鉻鋯合金棒制備方法，包括：s1、分別稱取cr、zr和cu；s2、將cr、zr和cu裝入坩堝中進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉，得到銅鉻鋯合金溶液；s3、采用上引連鑄方式對(duì)銅鉻鋯合金溶液進(jìn)行鑄造，得到合金鑄錠；s4、將合金鑄錠加熱至、保溫處理后進(jìn)行鐓粗和拔長(zhǎng)開(kāi)坯鍛造，開(kāi)坯鍛造完成后對(duì)鑄錠進(jìn)行扒外圓處理，得到合金棒料；然后對(duì)合金棒料進(jìn)行固熔熱處理；s5、對(duì)固熔熱處理后的合金棒料進(jìn)行一次冷加工、一次時(shí)效處理和二次冷加工、二次時(shí)效處理，即得所需銅鉻鋯合金棒；該方法所制備的銅鉻鋯合金棒，具有較高的導(dǎo)電性和金屬?gòu)?qiáng)度，抗高溫軟化效果較一般銅鉻鋯合金棒有明顯提高，適宜大量推廣。
6、中國(guó)專利文獻(xiàn)【201510986599.5】公開(kāi)了一種銅鉻鋯合金，按重量計(jì)，由以下原料制成：0.7-2.0％的鉻，0.05-0.3％的鋯，0.01-0.08％的鎂，0.01-0.1％的釔，余量為銅。其制備方法，依次包括下述步驟：(1)按比例配備銅、鉻、鋯、鎂、釔元素，經(jīng)過(guò)真空純凈化熔煉、分流式澆注，制得鑄坯；(2)對(duì)鑄坯進(jìn)行均勻化處理、熱擠壓，制得棒坯；(3)對(duì)棒坯進(jìn)行固溶處理；(4)對(duì)經(jīng)固溶處理的棒坯進(jìn)行冷變形加工；(5)對(duì)冷變形加工后得到的材料進(jìn)行時(shí)效處理，得到所需的鉻鋯銅合金。該專利技術(shù)制備的銅鉻鋯合金具有良好的綜合性能，其室溫抗拉強(qiáng)度＞520mpa，室溫延伸率≥22％，室溫導(dǎo)電率≥90％iacs，350℃高溫抗拉強(qiáng)度＞390mpa。
7、中國(guó)專利文獻(xiàn)【202111679459.5】公開(kāi)了一種銅鉻鋯合金的電子束焊接工藝及焊后熱處理方法，首先對(duì)待焊的兩塊cucrzr合金板材進(jìn)行表面處理，然后對(duì)待焊的cucrzr合金進(jìn)行工裝夾持，防止焊接過(guò)程的變形影響；對(duì)待焊接的合金板材先用低功率進(jìn)行掃描預(yù)熱，隨后進(jìn)行定速、定功率焊接，焊接過(guò)程完成后先將焊接件進(jìn)行爐冷，待其冷卻半小時(shí)后取出焊接樣品，在空氣中靜置至室溫后，重復(fù)進(jìn)行一次上述焊接操作，再經(jīng)過(guò)時(shí)效熱處理后，即可得到良好的雙面焊焊接接頭，得到的接頭具有較高熔深/熔寬比。該方法適合高精密配件的焊接，經(jīng)電子束焊接得到的接頭組織較好，拉伸性能較佳，可達(dá)300mpa，經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后的焊接接頭可以達(dá)到350mpa以上，能滿足實(shí)際工程的要求。
8、中國(guó)專利文獻(xiàn)【202211147747.0】公開(kāi)了一種具有納米級(jí)鉻相高導(dǎo)銅鉻鋯零件的快速制備方法，包括以下步驟：s1、原材料選取：選取cucrzr線材作為電弧打印的基線材，cucrzr線材的直徑為1.1～1.2mm，cucrzr線材中cr的質(zhì)量成分占比為0.5～3wt％，zr的質(zhì)量成分占比為0.1～0.8wt％，余量為cu；s2、電弧打印準(zhǔn)備；s3、電弧打印；s4、后處理。該專利技術(shù)將銅鉻鋯線材與電弧打印工藝相結(jié)合，經(jīng)過(guò)對(duì)電弧打印的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以及選用適當(dāng)成分的cucrzr線材，最終得出了基于等離子焊電弧打印具有納米級(jí)鉻相高導(dǎo)銅鉻鋯零件的快速制備方法，是電弧打印工藝在銅及銅合金領(lǐng)域的應(yīng)用首創(chuàng)，為今后電弧打印工藝在銅及銅合金領(lǐng)域的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。
9、總體而言，已有較多銅鉻鋯合金的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)高導(dǎo)特性。然而當(dāng)高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯用作套管線夾的接線端子，其暴露在自然環(huán)境，尤其是暴露在含銨根離子的受拉力狀態(tài)時(shí)銅鉻鋯合金依舊存在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
10、目前并無(wú)相關(guān)的降低銅鉻鋯應(yīng)力敏感性提高耐腐蝕性的處理方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能夠有效降低在銨根離子環(huán)境服役的應(yīng)力敏感性的銅鉻鋯合金以及一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性的表面處理方法，以提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性，從而滿足銅鉻鋯合金在套管線夾等電氣工程領(lǐng)域的使用需求。
2、為此，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案。
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其包括：
4、對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金進(jìn)行表面噴砂處理，之后放入烘箱中，在200-250℃保溫5-10分鐘，取出空冷，使銅鉻鋯合金表面形成一層氧化膜，以降低銅鉻鋯合金對(duì)激光的反射率；
5、將表面覆有氧化膜的銅鉻鋯合金裝夾于工作臺(tái)，采用振鏡改變激光掃描軌跡結(jié)合工作臺(tái)輔助運(yùn)動(dòng)對(duì)銅鉻鋯合金表面進(jìn)行快速掃描，實(shí)現(xiàn)銅鉻鋯合金表面淬火處理，將銅鉻鋯合金表層的鉻鋯析出相重新熔化，使cr和zr元素以固溶原子形式保持在銅晶格里形成過(guò)飽和固溶體。
6、本專利技術(shù)提高銅鉻鋯樣品耐腐蝕性的原理是：銅鉻鋯合金在銨根離子環(huán)境存在較明顯的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象，其本質(zhì)原因是在銨根離子環(huán)境形成銅的氧化層，銅離子向外遷移、氧離子向內(nèi)擴(kuò)散，使得氧化層增厚。由于銅離子向外遷移在表層銅晶格形成空位，含有本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的激光為商用光纖耦合半導(dǎo)體紅光激光源，光源功率為100-500W，掃描速率為300-1200mm/s，激光束相對(duì)于銅鉻鋯合金表面入射角為80-85°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的激光形成邊長(zhǎng)1-2mm的正方形光斑，激光的出光模式為連續(xù)激光模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金采用如下方法得到：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的銅鉻鋯合金鑄錠采用如下方法得到：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的感應(yīng)熔煉爐，采用熔煉溫度1300-1500℃，保溫澆鑄溫度1200-1250℃。
7.一種銅鉻鋯合金，其采用權(quán)利要求1-6任一
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銅鉻鋯合金，其特征在于，經(jīng)表面淬火處理得到的銅鉻鋯合金，內(nèi)部組織為時(shí)效態(tài)CuCrZr組織，大量的Cr和Zr第二相粒子在時(shí)效過(guò)程中析出嵌在Cu晶粒中，Cu晶格內(nèi)殘留的Cr和Zr元素含量低于0.03wt.％；該銅鉻鋯合金的表層組織為固溶態(tài)，其厚度為10-100μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅鉻鋯合金，其特征在于，所述的固溶態(tài)表層內(nèi)僅由Cu晶粒構(gòu)成，不包含Cr和Zr第二相粒子，Cr和Zr元素以置換原子的形式存在于Cu晶格內(nèi)。
10.權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述銅鉻鋯合金的應(yīng)用，其特征在于，將銅鉻鋯合金加工成套管線夾。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的激光為商用光纖耦合半導(dǎo)體紅光激光源，光源功率為100-500w，掃描速率為300-1200mm/s，激光束相對(duì)于銅鉻鋯合金表面入射角為80-85°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的激光形成邊長(zhǎng)1-2mm的正方形光斑，激光的出光模式為連續(xù)激光模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述高強(qiáng)高導(dǎo)銅鉻鋯合金采用如下方法得到：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的銅鉻鋯合金鑄錠采用如下方法得到：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高銅鉻鋯合金耐腐蝕性能的表面處理方法，其特征在于，所述的感應(yīng)熔煉爐...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙洲峰，魯曠達(dá)，楊智，周宇通，羅宏建，張杰，徐冬梅，李晨，劉嘉斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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